PHILIPS E
CURSUS
BEDRIJFSELEKTRONICA
Elektronische componenten
Leerlingboek BS 5
Philips Nederland B.V.- Afd. Onderwijsactiviteiten
© N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Nederland 1975
Alle rechten uitdrukkelijk voorbehouden.
Vermenigvuldiging of mededeling aan derden,
in welke vorm ook, їг zonder schriftelijke
toestemming van eigenares niet geoorloofd.
Tweede, herziene druk 1976
Zevende druk 1981
161220,5
PHILIPS E
CURSUS
BEDRIJFSELEKTRONICA
Elektronische componenten
Leerlingboek BS 5
Philips Nederland B.V.- Afd. Onderwijsactiviteiten
@ N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Nederiand 1975
Alle rechten uitdrukkelijk voorbehouden.
Vermenigvuldiging of mededeling aan derden,
in welke vorm ook, is zonder schriftelijke
toestemming van eigenares niet geoorloofd.
Tweede, herziene druk 1976
Zevende druk 1981
161220545
INHOUDSOPGAVE
8207
8208
8209
8210
8211
8212
8213
8214
8215
B216
B217
B218
B219
De lagentransistor.
Spanningsversterking met een transistor,
Karakteristieken bij een transistor,
De uitgangskarakteristieken,
Het verwerken van wisselstroom door een GES.
Geaarde emitterschakeling met emitterweerstand,
Formules bij de transistor in GES.
Herhaling transistor 1
De gemeenschappelijke basisschakeling.
De GCS of emittervolger.
De drie grondschakelingen.
Schakelen met transistor en diode,
Herhaling transistor 2,
B 207
DE LAGENTRANSISTOR
SAMENSTELLING EN SYMBOOL
Een transistor is een halfgeleidercomponent waarmee men kan versterken.
Er bestaan verschillende soorten transistors, waarvan de zogenaamde
lagentransistor de meest toegepaste is, Deze lagentransistor gaan we in
de volgende lessen bespreken.
Een lagentransistor is bijna altijd vervaardigd uit silicium. Hij bestaat
uit drie delen:
de emitter е,
de basta b, <
en de collector c.
collector
b N
Deze drie delen bestaan bijvoorbeeld P basis
achtereenvolgens uit N-, P- en N-materiaal, U ir
Men noemt zo'n transistor dan ook een
NPN-transistor. Later zullen ме nog
kennis maken met PNP-transistors,
De basis is altijd een zeer dun laagje (ongeveer één duizendste mm dik),
dat tussen emitter en collector in ligt.
Verder heeft de collector meestal grotere afmetingen dan de emitter.
Hieronder is het symbool voor een NPN-transistor gegeven, zoals dat in
schema's wordt gebruikt,
B207.1
HOOFDSTROOM EN STUURSPANNING
Een transistor is een aetieve component, d.w.z, dat hij elektrisch ver-
mogen kan versterken. Passieve componenten, zoals weerstanden, condensa-
tors, spoelen en transformators kunnen dit niet.
Actieve componenten hebben minstens drie aansluitingen.
Tussen twee daarvan loopt de hoofd-
stroom.
Tussen twee andere wordt de zoge-
naamde stuurspanning aangesloten, met
behulp waarvan de grootte van de
hoofdstroom te variëren is, In dit
voorbeeld loopt de hoofdstroom tus-
sen 2 en 1. De stuurspanning be-
Free vindt zich tussen 3 en 1,
Vaak loopt er tussen 3 en 1 nog een
kleine stuurstroom.
Het bovenstaande geldt algemeen voor een actieve component. Kijken we nu
eens speciaal naar de lagentransistor,
De hoofdstroom loopt tussen collec-
tor en emitter, De pijl van het tran-
sistorsymbool geeft daarbij de
richting aan van de elektrische
stroom, Tussen basis en emitter wordt
de stuurspanning aangebracht. Hier-
bij gaat er tevens een kleine stuur-
stroom lopen.
B207.2
DE WERKING VAN DE TRANSISTOR.
We gaan niet grondig in op de ingewikkelde processen die zich binnen een
transistor afspelen. U krijgt daar als elektronicus ook niets mee te maken.
Om praktisch goed te kunnen werken, wordt een transistor van twee gelijk-
spanningen voorzien. Hier is zeer schematisch getekend wat er in een NPN-
transistor gebeurt bij aansluiting van de getekende spanningen tussen
collector en emitter en tussen basis en emitter,
Het onderste deel van de transistor is als een diode te beschouwen waarop
een doorlaatspanning зк, is aangesloten, Vanuit de emitter loopt ееп kleine
elektronenstroom naar de basis. Verreweg het grootste deel van de emitter-
stroom gaat door naar de collector. Slechts een klein deel van de elektronen
zorgt voor een stroompje via de basisaansluiting.
Merk op, dat de getekende pijlen elektronenstromen voorstellen; de elektri-
Sche stromen lopen juist andersom.
De namen "emitter" en "collector" zijn nu ook wat begrijpelijker.
vanuit de emitter worden de elektronen
"Emitteren" betekent "uitzenden
uitgezonden, "Collecteren" betekent "verzamelen"; het grootste deel van
de elektronen verzamelt zich bij de collector.
De basis dankt zijn naam aan de
oorspronkelijke transistor-
constructie, die er zo uitzag: c
De basis was hierbij de drager van
collector en emitter.
B207.3
DE GELIJKSTROOMVERSTERKINGSFACTOR
VOORBEELD
8207.4
grote [ç
kleine Ig
Hier is de transistorschakeling nogmaals getekend, nu met een transistor-
symbool en de elektrische stromen Iy en I,
Iņ betekent bastsstroom en Тс eolleetorstroom.
Bekijken we deze schakeling, dan zien we het volgende:
Het aansluiten van Her gaat samen met het toevoeren van een Kleine stroom
I en heeft een grote stroom Is tot gevolg.
Hierin zit nu het principe van de werking van de transistor.
Met een klein atroompje Тв "sturen" we een grote stroom Io.
Een kleine gelijkstroom Iy heeft een grotere gelijkstroom Ic tot
gevolg.
We zeggen dat de versterking van gelijkstroom plaatsvindt,
De grootte van deze versterking noemt men de gelijkstroomversterkings-
factor:
>=
'
Pe
Veroorzaakt een basisstroom van 0,5 mA een collectorstroom van 30 mA, dan
is de gelijkstroomversterkingsfactor:
Op de betekenis van F en E komen we later nog terug. Wel vermelden ve
reeds: dat F en E met hoofdletters zijn geschreven wil zeggen, dat we met
gelijkatroomgrootheden hebben te doen.
DE PRAKTISCHE VOORZIENING VAN DE GELIJKSPANNING
Op het vorig blad hebben we een zeer eenvoudige schakeling van een NPN-
transistor gebruikt om iets van de werking van de schakeling te zeggen,
Vanuit deze simpele schakeling kunnen ve als volgt tot een praktisch
beter bruikbare schakeling komen,
Ig
Hier is de schakeling nogmaals ge-
tekend,
We hebben gezien, dat we maar een
kleine Iz nodig hebben om een grote
Ig te verkrijgen. Een iets te grote
spanning Ung kan direct zó'n grote
stroom vanuit de emitter veroorzaken,
dat de transistor te heet wordt en
kapot gaat. Om dit gevaar te vermin-
deren brengt men een serieweerstand
aan, de zogenaamde baetsweerstand.
Een ernstig nadeel van deze schake-
ling is dat er twee spanningsbronnen
nodig zijn, Dit nadeel kunnen we als
volgt vermijden:
In gedachten maken we de linker bat-
terij even groot als de rechter.
Om de stroom In klein te houden moeten
we dan de weerstand Hy vergroten.
Twee dezelfde batterijen in één
Schakeling is nogal overbodig.
We kunnen de gelijkspanningen voor
collector en basis wel van ëën bat-
terij halen, Als we dit doen ont-
staat nevenstaande schakeling. Ga
dit zorgvuldig na.
B207.5
OPDRACHT: METEN VAN Ae
B207.6
merkteken
Bouw deze schakeling.
Wi wordt gevormd door de beide weerstanden van 100 Ki plus een
weerstand van 1 kQ.
In de collectorleiding is een extra weerstand van 10 Q >pgenomen.
Sluit de transistor goed aan, anders kan hij defect geraken.
Voer een spanning toe van 15 V. Verbind de aardklem van de voeding met
de "- klen",
Meet met een universeelmeter de spanningen over de weerstand van 1 Mi
en over de weerstand van 10 Q.
Bereken nu de stromen: ly =
Hieruit volgt de gelijkstroomversterkingsfactor:
| dch EE E
FE Ij
Breek de schakeling nog niet af, maar schakel de gelijkspanningsbron
uit,
VOORBEELDEN VAN BEREKENINGEN
We gaan nu de voorafgaande theorie in een tweetal berekeningsvoorbeelden
in de praktijk brengen.
Eerst een opmerking.
De "onderkant" van een transistor bestaat uit een diode in doorlaat-
richting. De doorlaatspanning van een siliciumdiode bedraagt ongeveer
0,7 V. Tussen basis en emitter staat bij een transistor dus een gelijk-
spanning Uer = 0,7 V. Bekijken ме nu volgende schakeling die nog met
twee gelijkspanningsbronnen is uitgevoerd,
Gegeven is dat: Uy = 20 V en Uz = 6,7 V.
Gevraagd wordt hoe groot men de basisweerstand R moet nemen om te be-
reiken dat de basisstroom I, = 100 MA,
Oplossing:
"Links van Ra" staat U2 = 6,7 V.
“Rechts van Ry" staat de doorlaatspanning Ugg 20,7 V.
Over Se staat dus: 6,7 -0,7 = 6,0 V.
Door 8g moet lopen In = 100 y^.
Dus:
6,0
100.1075
= 60 kQ.
B207.7
Nu een tweede voorbeeld.
In deze schakeling is maar één spanningsbron gebruikt. Gegeven is dat bij
deze transistor de gelijkstroomversterkingsfactor Bee = 200.
We willen dat de collectorstroom Ic = 40 må,
Hoe groot moet I, nu zijn?
Hoe groot dient men Rg dan te nemen?
Te Ic
= ры
РЕ 7. B Tre
I, = 540 = 0,2 mà = 200 pÀ
B 200 H SE
Over By staat: U - Ung = 12-0,7 = 11,3 V.
Door R, loopt I, = 200 pA.
Dus;
R. = Än 13 = 56,5.10* n
в 200.107%
= 56,5 kf.
8207.8
OEFENINGEN
Na de voorafgaande voorbeelden moet u eens proberen volgende vraagstukken
zelf te maken.
In deze schakeling geldt I, = 80 А en I. = 4 mA.
Hoe groot is de gelijkstroomversterkingsfactor?
De =
|
U=91V nd | |
De transistor in deze schakeling heeft een hpg = 150.
Men wenst een collectorstroom van 1,8 mA,
Teken naast het gegeven schema de schakeling op meer gebruikelijke wijze.
Hoe groot moet de weerstand R in de schakeling zijn?
-Ee
B207.9
ANDERE MANIER OM TOT EEN PRAKTISCHE VOORZIENING VAN DE GELIJKSPANNING TE KOMEN.
Op blad B207,5 hebben we gezien hoe we tot een schakeling konden komen,
waarbij maar één voedingsbron werd gebruikt. Er is nog een andere manier
om dit te doen. Hieronder zetten we dit stap voor stap uiteen.
Hier eerst het beginschema
voor gelijkstroom.
We vervangen U2 nu door
een spanningsbron met de-
zelfde spanning Ui als die
van de rechter spannings-
bron. Bovendien brengen we
een spanningsdeler aan om
toch Uo te verkrijgen.
Tenslotte vervangen we
de twee nu gelijke
voedingsbronnen door één
voedingsbron.
Deze spanningsdeler om een spanning U; te verkrijgen die lager is dan de
voedingsspanning Ui komt men in praktische schakelingen vaak tegen.
B207.10
ANDERE MANIER VAN TEKENEN.
Vaak tekent men de gelijkspanningsbron bij transistorschakelingen hele-
maal niet. Men geeft het schema op de volgende wijze weer "tussen twee
horizontale strepen":
+U
Een ander voorbeeld.
OEFENING
Iy is véél kleiner dan I.
Hoe groot is I ongeveer?
+22V
Is
E Hoe groot is U} ongeveer?
Ri
T SA Ш =
Ное groot dient Ry te zijn, opdat
U,
1 Ze = 50 pA?
7s i sss
B207.11
DE WISSELSTROOMVERSTERKING,
Ме hebben in het voorafgaande gezien dat bij een transistor een kleine
basisgelijkstroom een veel grotere collectorgelijkstroom veroorzaakt.
Er treedt dus gelijkstroomversterking op. De Vraag doet zich voor of het
ook mogelijk is wisselstroom te versterken,
Dit blijkt inderdaad zo te zijn.
Hier is weer een transistorschakeling getekend. Gemakshalve is tussen
basis en emitter weer een tweede gelijkspanningsbron geplaatst, Tevens
bevindt zich in serie met deze gelijkspanningsbron een wisselspannings-
bron,
De stuurspanning varieert tussen de waarden:
Er gaat dan ook een pulserende basisstroom lopen die varieert tussen de
waarden:
1, 41 en does
Deze veranderende stuurstroom heeft een veranderende collectorstroom ten
gevolge, J 1
t o
De wisselstroomcomponent van de collectorstroom is veel groter dan die
van de basisstroom. Er vindt dus versterking van wisselstroom plaats,
De grootte van de wisselstroomversterking geeft men aan als:
i
hte = = hte is de zogenaamde wieselstroomversterkingsfactor
b
Deze kan tussen ongeveer 20 en 1000 liggen. Merk op: bij de gelijkstroom-
versterkingsfactor Aer wordt FE met hoofdletters en bij de wisselstroom-
versterkingsfactor hee wordt fe met kleine letters geschreven.
B207.12
OPDRACHT: HET METEN VAN heer
- Voeg aan de schakeling op uw paneel de condensator en de generator toe.
- Stel de generator in op 0,5 kHz en laat u toenemen totdat I (eff) = 100 А.
Ме stellen deze wisselstroom in door de spanning te meten over de weer-
stand van 1 kQ met behulp van een elektronische universeelmeter.
- Meet vervolgens met dezelfde meter de spanning over de weerstand van
10 Q. De collectorstroom bedraagt nu:
Nu kunnen we dewisselstroomversterkingsfactor berekenen:
U ziet dat er inderdaad een flinke wisselstroomversterking optreedt.
VRAAG
Vertel in het kort waarom de condensator in de schakeling is opgenomen?
B207.13
SAMENVATTING
° Een NPN-Zagentranateaton is samengesteld uit
drie delen: een emitter en een collector van
N-halfgeleidermateriaal en daartussen een zeer
b dunne basis van P-materiaal.
° Hiernaast het symbool van een NPN-transistor.
b De pijl geeft de elektrische stroomrichting
aan (van + naar -).
Om de transistor te laten werken moet tussen collector en emitter een ge-
lijkspanning Uce worden aangesloten, Bovendien moet tussen basis en emit-
ter een veel kleinere gelijkspanning UBE staan.
Dank zij зк gaat er een kleine basisstroom Iy lopen, die een veel gro-
tere collectorstroom Ic tot gevolg heeft.
WI en Ig zijn de kleine etuurspanning en de kleine Sfuurstroom die de
grote hoofdstroom Тс tot gevolg hebben.
De verhouding = noemt men de gejijkstroomversterkingasfactor, aangeduid
Ы В
met hpg’
8207.14
е Praktisch voorziet шеп collector еп
+0 basis vanuit één voedingsbron van
gelijkspanning.
Omdat Dar veel kleiner is dan de
voedingsspanning moet er een grote
weerstand Ry in de basisleiding
worden aangebracht.
+U
Vaak tekent men in schema's in
plaats van de voedingsbron "twee
horizontale lijnen" waartussen het
schema is aangebracht,
€ Voert men tezamen met een kleine gelijkstroom Iy en kleine visselstroom
t, toe, dan gaat er tezamen met de veel grotere gelijkstroom 1; een veel
grotere wisselstroom ©. lopen,
Er vindt wisselstroomversterking plaats.
H De verhouding = noemt men de wisselstroomversterkingsfactor, aangeduid
b
met hee?
8207.15
B207.16
1. - Een lagentransistor is meestal vervaardigd uit het halfgeleidermate-
Pad 0226
- Hij bestaat uit drie delen, die genoemd worden:
- Een transistor wordt voorzien van twee gelijkspanningen, die men aan-
duidt als:
en
- De gelijkstroomversterkingsfactor: hee ж
De wisselstroomversterkingsfactor: hee =
+10V
Rs
De transistor in deze schakeling heeft een gelijkstroomversterkings-
factor hpg = 100, De basisweerstand Ry = 50 №. Bereken de collectorstroom:
8207.17
B207.18
[20ка]
+22V
De transistor die in deze schakeling wordt gebruikt heeft een hpg = 90,
Bereken de collectorstroom;
Tc = 10 men I, = 5 m
Aer = 250 en h
F e ^ 200
Е
Bereken Ig en Tt:
Hoe groot is Ro als de ampli-
tude van de wisselspanning over
Ro 6 V bedraagt?
Cl KEE
B 208
SPANNINGSVERSTERKING MET EEN TRANSISTOR
INLEIDING
In de vorige les maakten we kennis met de lagentransistor. Het bleek
mogelijk met een transistor zowel gelijk- als wisselstroom te versterken.
We voerden de grootheid "gelijkstroomversterkingsfactor" in:
In deze les gaan we de spannings- en vermogensversterking bekijken.
SPANNINGSVERSTERKING
Met behulp van een transistor is het ook mogelijk om spanning te ver-
sterken. Men moet dan een weerstand of impedantie in de collectorleiding
opnemen, Door deze weerstand of impedantie loopt de collectorstroom,
waardoor over deze component een spanning komt te staan die groter kan
zijn dan de toegevoerde stuurspanning.
Op deze manier kan men wisselspanning versterken.
Hier wordt een kleine spanning
И: toegevoerd die een kleine
stroom Ig doet lopen.
Daardoor ontstaat een veel gro-
tere stroom Ic die vergezeld
gaat van gelijkspanning Uz over
Bc.
5208.1
In de schakeling hieronder wordt behalve gelijkspanning ook een kleine
wisselspanning uj toegevoerd. Deze doet in de basis een kleine wissel-
stroom IN lopen, In de collector ontstaat dan een veel grotere wissel-
stroom ie De door R. lopende t gaat vergezeld van een wisselspanning U?
over Be die veel groter kan zijn dan ui.
Er vindt een wisselspanningsversterking plaats, die gelijk is aan:
Een versterking duiden we aan met de hoofdletter A (Engels: "amplifica-
tion"),
DE AF TE NEMEN SPANNING
B208,2
Hier ziet u nogmaals de schakeling waarmee we wisselspanning kunnen ver-
sterken, Over LA ontstaat de versterkte wisselspanning uz. In de prak-
tijk is het gewenst om de versterkte wisselspanning tussen een of ander
punt en aarde ter beschikking te krijgen. R. zit echter tussen de punten
M en N en die liggen geen van beide aan aarde, De wisselspanning die
over R. staat is echter ook aanwezig tussen collector en emitter.
Dit is als volgt in te zien.
U+
Ucgttke
Als men van de voedingsspanning
U de spanning Uo + иг die over
R. staat aftrekt, dan houdt men
de spanning over de transistor
over. Deze spanning is И + Ue
en daarin is de wisselspannings-
component U, dezelfde als de
wisselspanning uz.
Praktisch neemt men de versterkte
wisselspanning af over de tran-
sistor, zoals in de figuur hier-
naast is getekend.
8208.3
OPDRACHT; HET BEPALEN VAN А.
be,
Bouw deze schakeling. Stel de gelijkspanning in op 10 V.
- Voer een wisselspanning toe van 1 kHz, uit de 600 Q-uitgang. Stel de
wisselspanningsgenerator zo in dat е) = 10 mV. Doe dit met behulp van
de oscilloscoop met;
"Y-AMPL" in stand 5 mV/div.
en "0-АС-РС" in stand AC.
- Meet vervolgens de spanning Moe met de oscilloscoop.
Veele) А
- De wisselspanningsversterking is:
д Dce(t) _
+ Use (c)
U ziet dat er inderdaad een flinke wisselspanningsversterking optreedt.
10
- Zet de schakelaar van stand АС in stand DC en maak Иск + Чоь Zichtbaar.
U ziet inderdaad de wisselspanning Uig еп de gelijkspanning Vee’
= Sluit vervolgens weer Hee + aan op de oscilloscoop en trigger hem
“е
*u
ce
extern met de spanning ск
U kunt nu de pulserende gelijkspanning Uni + U, Waarnemen.
Schakel weer over in stand AC.
Let op hoe de sinusolde van Ире begint bij deze extern getriggerde os-
cilloscoop. Schets de sinusoïde op de volgende pagina.
8208.4
- Sluit hierna nog eens DELL de oscilloscoop met behoud van de-
zelfde externe triggering. Schets hieronder wat u nu ziet.
- Als u de grafieken van u, en U, vergelijkt, ziet u dat in de gebruikte
ce
versterkingsschakeling de fase van de wisselspanning 180" verandert.
8208.5
EEN VOORBEELD VAN EEN VERSTERKTRAP VOOR WISSELSPANNING.
B208.6
Bij de laatste opdracht hebben we kennis gemaakt met een transistorscha-
keling, waarmee zowel wisselstroom als wisselspanning werd versterkt.
Hier is de volledige schakeling nogmaals getekend.
+U
De wisselspanning м: die we willen versterken wordt via de Scheidings-
condensator C; aan de schakeling toegevoerd.
Ci zorgt ervoor dat er voor gelijkstroom geen kortsluiting ontstaat tus-
sen basis en emitter via de wisselspanningsbron. Voor wisselstroom vormt
1 ” m"
Se wél een kortsluiting, zodat Ure 7 41:
Verder gaan we er vanuit dat de weerstand R alleen de versterkte wissel-
spanning moet afnemen en geen gelijkspanning., Hiervoor is de tweede
scheidingscondensator Сз aangebracht, die wél wissel- maar geen gelijk-
spanning doorlaat.
HET GELIJK- EN HET WISSELSTROOMSCHEMA
In het voorbeeld van de schakeling op vorig blad kwam zowel het gelijk-
stroom- als het wisselstroomgedrag ter sprake, Het is erg belangrijk deze
beide niet te verwarren. Het is dan ook verstandig om naast het complete
schema een afzonderlijk wisselstroomschema en een afzonderlijk gelijk-
stroomschema te tekenen.
Hieronder is dit gedaan,
Re
Rg °
с;
2 lu
Ci |
IR |o —L—
u, Av
= `
GELIJKSTROOMSCHEMA WISSELSTROOMSCHEMA
Door de condensators loopt of iets anders getekend:
geen gelijkstroom en dus door
de visselspanningsbron en de
belastingsweerstand ook niet.
Daarom zijn deze hier weg-
gelaten.
C1, C2 en de voedingsbron zijn voor
wisselstroom kortsluitingen. Daarom
zijn zij hier weggelaten.
B208.7
OEFENING
Teken hieronder het gelijk- en het wisselstroomschema van bovenstaande
schakeling.
Geef bovendien in deze schema's aan: ту» Ic, ap: UE 1i, D ta 12,
Uhe! Mee en alle weerstanden,
I I
| i |
|
IE e
E ET EE
|
— | i |
GE 2) | I
gelijkstroomschema wisselstroomschema
B208.8
DE GEAARDE EMITTERSCHAKELING (GES)
Hiernaast is nog eens een eenvoudig wis-
selstroomschema getekend van de versterkings-
schakeling die we tot nu toe hebben be-
[Я | sproken. In deze schakeling kunnen ve
onderscheiden een ingangscircuit en een
(D uitgangscircuit. In het ingangscircuit
loopt de ingangsstroom Kä in bet uit-
SS gangscircuit de uitgangsstroom DU
Omdat genoemde circuits de emitter-aansluiting gemeenschappelijk hebben,
noemt men deze transistorschakeling de schakeling met gemeenschappelijke
emitteraaneluiting. In de praktijk spreekt men gewoonlijk van de
Gemeenschappelijke Emitter Schakeling, afgekort GES. Vaak wordt de
schakeling kortweg "emitterschakeling" genoemd.
De GES is de meest toegepaste transistorschakeling. Daarom is deze tot
nu toe steeds ter sprake gekomen, Er zijn nog twee andere schakelingen
mogelijk, die later behandeld worden, Voorlopig beperken we ons tot de
GES,
We kunnen nu de uitdrukkingen hee en hte uitleggen. Beide geven de ver-
houding van een uitgangsstroom tot een ingangsstroom weer. De E en e
willen zeggen dat het stromen van de emitterschakeling of GES zijn.
De F en f zijn de eerste letters van het engelse woord "forward" (= "voor-
waarts"), waarmee men wil zeggen hoe de stroom "naar voren" versterkt
wordt door de transistor,
B208.9
STROOMVERSTERKINGSFACTOR EN STROOMVERSTERKING
B208.10
fe
We geven hier nog eens het wisselstroomschema
In deze schakeling treedt wisselstroomversterking op. Aen de schakeling
wordt een kleine wisselstroom $1 geleverd, terwijl de grotere wissel-
stroom $2 aan de belastingweerstand R wordt afgegeven. De wisselstroom-
versterking aangeduid met Ai, bedraagt:
We merken op dat de wisselstroomvereterking 4i kleiner is dan de wissel-
stroomversterkinge factor
die we in de vorige les besproken hebben. Dit komt omdat in bovenstaand
schema: f» kleiner dan ря
Ф1 groter dan ip
We moeten dus goed onderscheid maken tussen:
de stroomvereterkinge factor heet die een gegeven van "4е transistor
alléén" is en onafhankelijk van de schakeling,
en de stroomversterking Ai, die een gegeven van de gehele schakeling is
en afhangt van de gekozen weerstanden,
We herinneren eraan dat we ook over de wisselepanningsversterking EN heb-
ben gesproken. А, heeft evenals А; te шакеп met de gehele schakeling еп
is geen gegeven van de transistor alléén.
OPDRACHT;
HET METEN VAN А; EN A...
i fe
- Verander de schakeling op uw paneel in bovenstaande en stel de voedings-
spanning in op 30 V.
- Voer vanuit de 600 Q-uitgang van de LF-generator een wisselstroom 1а (еее)
toe van 500 МА bij 1 kHz. Meet deze stroom met een elektronische uni-
verseelmeter door spanningsmeting over de weerstand В: aan de ingang
van de schakeling.
- Bepaal daarna met deze universeelmeter de waarden van io i. en {2 door
meting van de spanning over de weerstanden F2, Ёз en Ry in de schakeling.
- Bereken h
- Breek de schakeling nog
niet af.
8208.11
DE VERMOGENSVERSTERKING Ар.
8208.12
Dit is een versterkertrap zoals die bij vorige meetopdracht gebruikt werd,
+U
$
h
Aan deze schakeling wordt een wisselspanning ui en een wisselstroom Zí
, Di i P, = D
toegevoerd, Dit betekent dat er een wisselstroomvermogen £ 1 (еғғу Tigers)
wordt toegevoerd. Verder levert de schakeling aan de belastingsweerstand
R, een wisselspanning из en een wisselstroom Z2. Dit houdt in dat aan de
belasting het wisselstroomvermogen Pi = Us (egg) (ее) wordt doorgegeven.
Het vermogen Р, kan wel groter zijn dan By We zeggen dan dat er (wissel-
stroom) vermogensversterking Ар plaatsvindt. Deze is gelijk aan:
usA en 12.4,
ui u 11
dan is voor Ap ook te schrijven:
OPDRACHT:
CONCLUSIE
BEPALING VAN Л EN A.
u P
- Meet in de schakeling op het paneel nu ook:
Uer) 7 p= 0
Rec
- Bereken de vermogensversterking:
PO ею ' T cerf)
In de vorige les hebben we gesteld dat de transistor een actieve compo-
nent is. Dit wil zeggen dat men er een wisselstroomvermogen mee kan ver-
sterken. Uit het resultaat blijkt dat hier nog juist sprake is van ver-
mogensversterking. Dat 4, niet groter uitvalt ligt aan het gekozen schema;
de keuze van het schema is mede bepaald door de andere dingen die we u
wilden laten meten, De transistor is echter een actieve component omdat
daarmee vermogensversterking mogelijk is.
B208.13
SAMENVATTING
Als men de versterkte wisselstroom f. door een weerstand Ro laat lopen,
ontstaat er over Ro een wisselspanning uz die veel groter kan zijn dan de
toegevoerde ui, Er kan wisselspanningsversterking optreden.
De wisselspanning uz die over Ro staat, is ook aanwezig over de transis-
tor tussen collector en emitter, Meestal neemt men niet из maar úse 8,
omdat de laatste aan één kant aan aarde ligt. C» is een koppelcondensator
die dient om de gelijkspanning Uog te blokkeren.
B208.14
€ Vaak is het nuttig om een compleet schema op te splitsen in een gelijk-
stroomschema en een wisselstroomschema.
Gelijkstroomschema
De meest toegepaste transistorscha-
keling is die, waarbij ingangs- en
uitgangscircuit voor wisselstroom
de emitteraansluiting gemeenschap-
pelijk hebben.
Het is de schakeling met gemeenschap-
pelijke emitteraansluiting of geaarde
uitgangscireuit emitter schakeling (GES) of "emit-
ingangscireuit
terschakeling",
B208.15
B208.16
De wisselstroonversterking Ai; de wisselspanningsversterking A, en de
wisselstroomvermogenversterking Ap hebben betrekking op de gehele
schakeling. Hun grootte hangt niet alleen af van de gebruikte tran-
sistor, maar ook van de aanwezige weerstanden,
De stroompereterkingsfaktor hte heeft betrekking op de transistor
alléén:
OEFENINGEN
1. Waaraan kunt u zien of de + van de
voedingsbron boven, resp. beneden
dient te zitten?
2. Waaraan kunt u zien dat u met de wisselstroomversterkingsfactor heeft te
doen en niet met de gelijkstroomversterkingsfactor?
3. Met welke letter geeft men een versterking aan? Met
Geef het juiste symbool voor:
gelijkspanningsversterking Е ge A
visselspanningsversterking
gelijkstroomversterking
visselstroomversterking
vermogensversterking
5208.17
B208.18
4. Hier is een voorbeeld getekend van een compleet schema van een GES. Voor
wisselstroom zijn
1 1 :
ZO en brin praktisch nul.
Teken het gelijkstroom- en het wisselstroomschema. Geef in deze schema's
aan: dy, Io, 21, 22, Ui, uz en de diverse weerstanden,
A, нс
ñ Вв C; À V
À Uc,
“| R
th R,
IS
= Е] o
E Je |
ER Ld
Г] -—-
mr BIET ВВ!
|
В 209
KARAKTERISTIEKEN BIJ EEN TRANSISTOR
INLEIDING
Het gedrag van een diode is zoals we gezien hebben goed te begrijpen aan
de hand van de diode-karakteristiek.
Om het gedrag van een transistor goed in te zien wordt ook gebruik ge-
maakt van karakteristieken. Omdat een transistor een ingewikkelder com-
ponent is dan een diode, (hij heeft een aansluiting méér), zijn er ver-
schillende transistorkarakteristieken in gebruik,
Fabrikanten van transistors publiceren deze karakteristieken in een zo-
genaamd data handbook (= boek met gegevens). Hieronder ziet u een aantal
karakteristieken van Één transistor uit zo'n publikatie,
| 1 typical valves at TJ = 20C H
m i
| ШШШ
GC
H P Tre =10 to 20V
25 Н H 11] Tj=25°C
1 Ic Har mp
E d ЛІ H T
: map I I 5
H H š: |
i: NL 7 T 40 tH E
| E id
H I
H iH H
BM
t .S0UAH =
EICH I НЕЕ ]
HOH = 20р/ I
Hi H I EE ЕҢ
4 EÍ | : Y ]
H % 05 Upg (V) 1
|
ЖЕ
8 НЯ
T =
In deze les gaan we twee karakteristieken van de transistor bespreken:
de Ig - Upg - of ingangekaraktertetiek,
en de I, - Upg - o£ overdrachtskarakteristiek,
8209.1
DE INGANGSKARAKTERISTIEK
8209,2
We geven hieronder nog eens het principeschema van een GES. De verschil-
lende stromen en spanningen die in deze schakeling optreden zijn in dit
schema duidelijk aangegeven.
Aan de ingang hebben we te maken met de gelijkspanning Upe en de gelijk-
stroom Iy verder met de wisselspanning Ue еп de wisselstroom KI
Het verband tussen de ingangsgelijkstroom Iy en de ingangsgelijkspanning
H kan men in een grafiek weer-
geven, Hiernaast is zo'n grafiek
getekend, Omdat de grafiek het
verband aangeeft tussen stroom 5
en spanning aan de ingang van de D H rH
transistor, noemt men deze de HH HH :
ingangskarakteristiek,
We hebben gezien dat het tran- HE
sistordeel tussen basis en
emitter is op te vatten als een
diode, Е
Het is dus aannemelijk dat 0 7 щи?
deze ingangskarakteristiek
verloopt als de bekende
diodekarakteristiek in doorlaatrichting. We weten dat deze karakteristiek
niet recht is maar een zekere kromming vertoont, Het "niet-recht-zijn"
van de ingangskarakteristiek kan nu het verschijnsel van vervorming ver-
oorzaken. Op volgend blad gaan we dit bekijken.
NIET-LINEAIRE VERVORMING
Als men behalve de instelspanning Uy, nog een sinusvormige wisselspanning
We ĉan de transistoringang toevoert Кап er een visselstroom e gaan lo-
pen die ntet sinusvormig is. Dit is het geval als ш , ző groot is, dat
be
het deel AB van de ingangskarakteristiek niet meer als vrijwel recht is
te beschouwen.
Hieronder is het verloop van de basisstroom geconstrueerd bij een gegeven
basisspanning.
I
ingangskarakteristiek
t
fart
t
Terwijl u, sinusvormig verloopt, doet Zu dit niet. We zeggen dan dat Z,
"vervormd" is.
De oorzaak van de vervorming is het niet-lineaire verloop van de ingangs-
karakteristiek. Men noemt deze vervorming daarom niet-lineaire vervorming.
B209.3
KLEINE SIGNALEN AAN DE INGANG VAN DE GES
8209.4
Bij kleine signalen, d.w.z, als Ue << Ugg’ treedt vrijwel geen ver-
vorming op. Er wordt dan maar een klein stukje van de ingangskarakteris-
tiek gebruikt en dat mag men als praktisch recht beschouwen, Hieronder
is dezelfde constructie als op het vorig blad uitgevoerd, maar nu voor
een kleine wisselspanning Ure:
praktisch recht stukje
B,
Dees
DE INGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND
In het voorafgaande zijn spanningen en stromen aan de ingang van de ge-
aarde emitter schakeling ter sprake geweest; de gelijkspanning Unc en de
gelijkstroom т, de wisselspanning Ue еп de wisselstroom ть. Het
quotiént van de ingangswisselspanning en de ingangswisselstroom is de
ingangswieselstroomveerstand
Deze geeft men aan met hie
Ingangswisselstroomweerstand:
he is niet constant, maar hangt af van de instelgelijkstroom ть.
Dit is als volgt met behulp van de ingangskarakteristiek te begrijpen.
ongelijke í, 's
evengrote Upg's
Hier zijn twee instellingen vergeleken. Bij A is de instelstroom Ts groter
dan bij B. De ingangswisselspanningen u, zijn bij A en B even groot.
be
De ingangswisselstroom 5 is bij А echter duidelijk groter dan bij B.
De ingangswisselstroomweerstand
u,
DER
5 b
is bij A dus kleiner.
CONCLUSIE
he is kleiner naarmate га groter is, Іп ееп volgende opdracht gaan ме
dit ervaren.
B209.5
OPDRACHT:
B209,6
METEN DAT EEN WEERSTAND KLEINER IS DAN EEN ANDERE,
- Bouw deze schakeling.
- Voer een wisselspanning U (еғғ) toe van
150 mW bij f = 1 kHz.
- De spanning ui verdeelt zich nu over de
weerstanden R en Ri. We meten de deel-
spanning over Ri.
(ею 7
Daarna zetten we de schakelaar in stand 2. Rı = 470 Я is nu vervangen
door een kleinere weerstand R; = 180 Q. We meten opnieuw uz.
We hebben nu gezien dat bij constante uj over een kleinere weerstand
een kleinere spanning staat,
Het omgekeerde is ook waar. Als over een weerstand Rz een kleinere
spanning staat dan over een weerstand Ri, is deze Rz kleiner dan ñi,
Dit nu gaan we toepassen in een volgende opdracht. Daarin vervangen we
de weerstand Hi door de ingangswisselstroomweerstand he van een GES,
De grootte van deze hie bij een bepaalde I waarde vergelijken we dan
met de hie bij een grotere Те-изатде.
OPDRACHT; METEN DAT hie AFNEEMT ALS Ic TOENEEMT.
- Bouw bovenstaande schakeling.
- Houd schakelaar S eerst open. Voer U = 20 V en U cess) = 150 mV bij
f = 1 kHz toe.
c
hern 7
- Sluit schakelaar S waardoor Iy en dus ook Ic toeneemt,
- Meet opnieuw Ic en 2.
Vaere) 7
- Breek de schakeling nog niet af.
KONKLUSIE:
Door $ te sluiten neemt Iç toe/af
hierdoor neemt u2 toe/af
en dit betekent dat he dan is toe/af genomen.
Hoe groter т, des te h.
"m
D
B209.7
DE OVERDRACHTSKARAKTERISTIEK
8209.8
Op blad B209,3 hebben we gezien dat een grote ие
levert, Dat 4, een vervormde D tot gevolg heeft is op zichzelf niet zo
een vervormde D op-
erg. Maar een vervormde basiswisselstroom t veroorzaakt op zijn beurt
een vervormde collectorwisselstroom 1. en dit is dikwijls zeer ongewenst.
Omdat men vaak geïnteresseerd is in het directe verband tussen ingangs-
spanning en de uitgangsstroom, gebruikt men de Ic - Der - karakteristiek.
Deze wordt een overdrachtekarakteristiek genoemd, omdat hij iets zegt
over de "overdracht" van de ingang- naar de uitgang van de transistor.
Hiernaast een voorbeeld van zo'n over-
Е "m
drachtskarakteristiek. Tj =25°C HHH
Deze overdrachtskarakteristiek ont- DI
staat op eenvoudige wijze uit de HH
Ig 7 Der - Karakteristiek, We hebben УР
immers geleerd dat; 100 d
THE ч
= Л. s:
c FE 50 ЕЕ I
Ic wordt dus uit I, verkregen door H
B HEt
vermenigvuldiging met de gelijkstroom- Ё ЕН
0 0
versterkingsfactor he .
In volgende figuur is ook het ontstaan van vervorming van de uitgangs-
wisselstroom D ten gevolge van de kromming van de Ic - Une 7 karakteris-
tiek geconstrueerd.
I
B
* overdrachtskarakteristiek
OPDRACHT:
ZICHTBAAR MAKEN VAN DE NIET-LINEAIRE VERVORMING,
Ika
HOOO]
(E
1000
ГА 5 | BD137 ==( | \u=20V
Verander de schakeling op uw paneel in bovenstaande.
Voer U = 20 V toe en sluit de oscilloscoop aan tussen collector en
emitter, (stand AC).
Voer een kleine wisselspanning ui van 1 kHz toe vanuit de 600 Q-uitgang.
Laat Ии langzaam toenemen en kijk of de vorm van uce ОР den duur gaat
afwijken van de sinusvorm.
Merk op: Ra is dezelfde wisselspanning als Bestes zodat de vervorming
van U, die u ziet ook de vervorming van to is.
B209.9
DE STEILHEID
We weten dat bij een GES een kleine
wisselstroom ts een grote wissel- [A
stroom i. tot gevolg kan hebben.
De wisselstroomversterkingsfactor
is:
Als men een wisselstroom Zu toevoert,
dan voert men tegelijkertijd een
visselspanning u,, toe.
Men kan daarom ook zeggen, dat
een wisselspanning Upe een wis-
selstroom Vë veroorzaakt.
De overdrachtskarakteristiek nu legt een verband tussen de grootheden
DE Ue:
Aan de hand van deze karakteristiek heeft men een nieuwe grootheid in-
gevoerd. Deze grootheid geeft de verhouding tussen de uitgangswissel-
stroom i. en de ingangswisselspanning Ure’
Men noemt deze verhouding de
въеїїћеїі, aangeduid met 5:
De naam "steilheid" heeft de maken met de I. ~ Uy, - karakteristiek.
Loopt deze "steiler", dan is S ook groter. Ga dit na in bovenstaande
figuur.
8209.10
De steilheid is het quotiént van een stroom en een spanning.
De grootte van 5 drukt men dus uit in:
"ашрёге per volt", (A/V)
of "milliampàre per volt", (mA/V), enz,
De steilheid S is een wisselstroomgrootheid, die afhangt van de gelijk-
stroominstelling.
Hoe groter Ic: des te groter 8.
In de karakteristiek hieronder is dit onmiddellijk te zien.
grote с
gelijke Uhe
Bij een lage gelijkstroominstelling in punt A ontstaat een kleine bij
een bepaalde Upe’ Bij een hogere gelijkstroominstelling in punt B ont-
staat een grotere [s bij even grote LE De oorzaak ligt in het feit dat
de steilheid van de overdrachtskarakteristiek in B groter is dan in A.
5209.11
OPDRACHT: HET METEN VAN S
- Maak gebruik van de schakeling die zich op uw paneel bevindt. Zie schema
blad B209,9. Maak Rg = 100 kQ.
- Stel de gelijkspanning in op 20 V.
Voer (ье) toe van 10 nV bij een frequentie van 1 kHz. Meet nu NET
Ver”
- Hoe groot is nu It I -
- Bereken de steilheid 8-
- Maak nu vervolgens weer Ер = 50 К. Stel opnieuw Upe)t = 10 mV in en
meet weer D te die nog steeds over с = 100 Я staat.
ce)
Dist G
- Hoe groot is Te? Te -
- Bereken ook voor dit geval de steilheid S, 5 =
- De steilheid 5 is пи | groter/kleiner |; dit kont omdat:
8209.12
GRAFISCHE BEPALING VAN DE STEILHEID,
De steilheid S is een veel gebruikte grootheid. Verderop zullen we zien
dat we voor de transistor in GES een aantal eenvoudige formules af kunnen
leiden, waarin de grootheid S voorkomt. S wordt veelal door de fabrikant
van de transistor opgegeven, maar het komt ook wel voor dat u de steil-
heid zelf moet bepalen.
Hoe gaan we dan te verk?
I £
mA,
100:
Q
ic
50: Jon
P, SE
о Оту) H
500 1000
|— "ge
|
t ат
Stel dat ме aan een transistor een visselspanning U e toevoeren, Met Ъе-
hulp van de overdrachtskarakteristiek zien we dat er een wisselstroom D»
ontstaat.
We gebruiken dat deel van de Ic 7 Upg 7 karakteristiek dat tussen de
punten P en Q ligt. We hebben dus te maken met de steilheid tussen P en Q.
Deze steilheid is:
Zett _ 95-10 m 85
- =——a = 850 mA/V,
Daer 800 - 700 шу 100
É =
mA
= 0,85 EN
Ga dit па!
8209.13
OEFENINGEN
HHH E
IHH OU (0
j
ij ii pn i
B i i E | EE
E |
ER VV JU S
HH: H i
iH H
ШЕ KR H
js p
DEED pn
is їй ii Hi ШЕН
ie i
purum i |
SUE E à HH HH ЧН
U
EH (mv)
SE SEH Ee)
ә Dit is een Ic - Uy. - karakteristiek. Men noemt hem ook wel
ә Bepaal de steilheid tussen de punten A en B.
= mA/V
e Bepaal de steilheid ook tussen de punten M en N.
S= mA/V
B209.14
SAMENVATTING
® Het verband tussen de Zngangsstroom
Ту en de ingangsspanning Upg van een
transistor legt men grafisch vast in
de Iy - Der - ingangskarakteristiek
Deze karakteristiek heeft de gekromde
vorm van een diodekarakteristiek.
* Het verband tussen uitgangsstroom Te
en de ingangsspanning Upg legt men
grafisch vast in de Ic = WI? - over-
drachtskarakteristiek.
m
ingang vitgang
• De I. - Upg - karakteristiek ontstaat uit de Ze - Ugg 7 karakteristiek
door de Ty-vwaarden met Bee te vermenigvuldigen. De karakteristieken
hebben ook daarom dezelfde vorm.
8209,15
grote iy
kleine j,
gelijke Upe
8209.16
Ube
grote
versterking
gelijke up,
ө De kromming van de Ze - Uge 7 karak-
teristiek heeft tot gevolg dat de in-
gangswisselstroomweerstand
u
hie т
ie 7
b
bij een grote instelstroom kleiner
is dan bij een kleine instelstroom.
De kromming van de Ic = WI - karak-
teristiek heeft tot gevolg dat bij
het verwerken van grote ingangswis-
selspanningen een vervorming van
de uitgangsvisselstroom en spanning
optreedt. Dit is een z.g. niet-
lineaire vervorming.
De kromming van de Ic - Wë 7 karak-
teristiek heeft ook tot gevolg dat
de versterking bij een grote instel-
stroom groter is dan die bij een
kleine instelstroom.
Bij een grotere instelstroom heeft
men namelijk een grotere steilheid.
bett
Ta
De steilheid S is de verhouding van
de uitgangswisselstroom tot de in-
gangswisselspanning:
B209.17
B209.18
OEFENINGEN
1. Bij een bepaalde transistor behoort deze ingangskarakteristiek. De
basisgelijkspanning Upp = 0,7 V,
Hoe groot is 1?
БЕНЕН
E
è
SE |
a ШЕ ШЕ ШШ
| ШШ | ШШШ
i Ë dud
n T ta
j НН ШЕ ud
BH ШШШ
Men voert vervolgens ook
E
een sinusvormige wissel-
spanning Ure toe met een
amplitude van 50 mV.
Construeer in de figuur
het verloop van de wissel-
troom Z, .
Ы b
Hoe groot is Тү, en 1,_
5209.19
Als men J vervolgens verlaagt tot 20 ША dan wordt de ingangswisselstroom-
weerstand |groter/kl
er | , omdat:
(тд)
60 3209272.
ise-emitter voltage versus |]
Ic|collector current,
E
In de vereiste instelling met Ic = 20 mA is hpg = 200.
Verder is de Ic - Орр - karakteristiek gegeven.
Bepaal de waarden van:
U Ij, Ri, I) en В2.
CE* NI
8209.20
В 210
INLEIDING
DE UITGANGSKARAKTERISTIEKEN
In de vorige les hebben we inzicht gekregen in het gedrag van de tran-
sistor aan de ingang. We hebben dit verkregen aan de hand van de Hi - Ung"
karakteristiek, de zogenaamde ingangskarakterietiek
Het ingangsgedrag is van invloed op het signaal aan de uitgang van de
transistor. Om dit direct duidelijk te maken is ook de Ic 7 Ugg 7 karak-
teristiek ter sprake gekomen, Deze noemden we de overdrachtskarakteristiek,
In deze les gaan we de Ze - бор, 7 karakteristiek bespreken. Deze legt
een verband tussen stroom en spanning aan de uitgang van de transistor
en wordt daarom de uitgangskarakterietiek genoemd.
B210.1
DE I, - U,
с
В210.2
сЕ T KARAKTERISTIEKEN
Bij een transistor houden ve Iy constant. Nu gaan we het verband tussen
Ic en Uog onderzoeken, Dit verband levert een Ic e Uce - of uitgangs-
karakteristiek. Deze karakteristiek kan globaal worden gemeten met vol-
gende schakeling:
Uc is te variéren met behulp van de potentiometer. De stroom- en spannings-
meter geven respectievelijk I, en Иск аап. In deze schakeling is Ug vrij-
wel constant en gelijk aan Iy 8 .
я
B
1
Meet men de bedoelde karak- KEE?
teristiek, dan verkrijgt men
nevenstaand resultaat.
Geeft men Aj achtereenvolgens и
verschillende waarden, dan
vindt men andere karakteris-
tieken die voor andere waarden
van Hi gelden.
Voor een transistor komt men
zodoende tot een bundel I. -
UE” uitgangskarakteristieken
zoals in nevenstaande figuur.
OEFENING
60
Ic 7
(mA)
| I
TEE H
Ka I А
` ` |
H HHH uA]
BE
H
HRS
I 1 EET
oH H ЕЕ
0 5 ОЕ) 0
Hier ziet u een bundel uitgangskarakteristieken van een transistor. Ga
aan de hand van deze grafische voorstelling na hoe groot de gelijkstroom
Ios Ze en de gelijkspanning Dos is bij Че aangegeven punten М1 еп №.
8210.3
OPDRACHT: METEN VAN DE I, ~ U
B210.4
CE 7 KARAKTERISTIEK
Ie
Bouw deze schakeling op het paneel. Laat S open.
Stel de voedingsbron in op 20 V,
ть is nu ongeveer gelijk aan: (berekenen)
Stel met behulp van de potentiometer in op de waarden Ux zoals vermeld
in de eerste tabel op volgend blad. Lees telkens de waarde van Ic af
en noteer deze in de tabel. Voer deze meting liefst snel uit opdat de
transistor niet te lang verhit wordt.
Zet parallel aan de weerstand Ry = 100 kf nog een weerstand van 100 kQ
door S te sluiten:
Nu wordt Јр
(berekenen)
Meet nu de waarden van Ic en Ucg opnieuw.
Voer de meting weer snel uit opdat de transistor niet te heet wordt.
Vul de gevonden waarden van Ic in de tweede tabel in.
Teken de karakteristieken voor de twee wearden van Ip in de grafiek
op volgend blad,
Schakel de voedingsspanning uit.
BEER
DE BELASTINGLIJN
Bij de behandeling van de diode is de belastinglijn ter sprake gekomen.
Heel in het kort herhalen we nog even het daar behandelde.
Sluit men een weerstand R en een
diode in serie aan op een spannings-
bron, dan is de instelling als volgt
te bepalen:
- Men tekent in een grafiek de sta-
tische karakteristiek van de des-
betreffende diode,
- Daarna tekent men in hetzelfde
assenstelsel de belastinglijn.
— De belastinglijn en de statische
diodekarakteristiek snijden elkaar
in het werkpunt W.
- Door dit punt W wordt de instel-
ling geheel vastgelegd.
B210.5
Bij de behandeling van de diode in les B203 zijn ve uitgegaan van een
serieschakeling van een spanningsbron en een weerstand.
Deze schakeling werd dan
vervolgens "belast" met
een diode.
Lees dat verhaal zonodig
nog eens door.
In les B208 hebben we in de collectorleiding een weerstand L^ aange-
bracht om ook spanning te kunnen versterken. We gaan nu de situatie 26
bekijken dat de voeding met de serieweerstand К worden belast met de
transistor. We doen dus alsof Fe bij de voedingsbron hoort.
le i
Hier is deze toestand getekend. De belasting van de voedingsbron in serie
met Ro wordt gevormd door de transistor.
De instelling van de transistor kan men nu op soortgelijke manier als bij
de diode bepalen.
Bij de Ic 2 бок, - karakteris-
tiek voor een bepaalde 1 tekent
men de belastinglijn,
Het snijpunt W van deze twee
lijnen legt de instelling vast.
De grootte van de transistor-
stroom Тс, de transistorspan-
ning Uog en de gelijkspanning
Boe over Ro zijn nu bekend.
Het nut van de uitgangskarakteristieken wordt zo reeds duidelijk. Met
behulp van deze karakteristieken en de belastinglijn kan men de gelijk-
stroominstelling van de transistor bepalen.
B210.6
VOORBEELD
Hier is een schakeling gegeven
waarin een transistor is opge-
nomen.
Hieronder vindt u de uitgangs-
karakteristieken van de
transistor.
60-2555 LIT
"|1 брісо values -
ан ВИ! DL
(mA) | NEE
„НЕЕ
H HE
HESSE HH
Hi +
20 TARW
SEE Tt
|
% 5
In deze bundel karakteristieken is de belastinglijn getekend voor dit
geval, De rechte lijn loopt van het punt U = 10 V naar het punt
is x = 10 À = 40 mA op de verticale as,
Als we aan de transistor een basisstroom Тв = 30 pA toevoeren, dan zien
we dat het instelpunt W wordt,
i ? =
Hoe groot is Vor? Ver [ка 220808
Bepaal nu zelf de instelling als Я; = 400 Q, U = 8 V en I, = 10 ША.
Ze" [see] =» бщ" ees
B210.7
OPDRACHT:
BEPALING VAN HET INSTELPUNT
поока]
OV
7 Verander de schakeling op uw paneel in die volgens bovenstaand schema.
- Teken de karakteristieken van blad В210.5 zorgvuldig over op volgend
blad.
= Teken in deze grafiek de belastinglijn voor het geval van de schakeling
op uw paneel; U = 20 V en R. = 680 Я.
- Bepaal uit de grafiek Ic en Ист voor ly = 200 МА en voor Iy = 400 uA.
Noteer de antwoorden in volgende tabel.
Ty Te Ver
(ра) (mA) (v)
200
400
7 Са nu door meting na of de grafisch bepaalde waarden inderdaad ongeveer
kloppen,
Voer de metingen snel uit,
8210.8
anders wordt de transistor te lang verwarmd.
E (mA)
OEFENING
Bepaal de instelling voor bovenstaande uitgangskarakteristieken bij een
voedingsspanning van 15 V en een collectorweerstand van 330 Q.
Als 1g = 200 pA
8210.9
SAMENVATTING
c
geven door de Ic - Uog 7 of uitgangskarakteristieken-bundel.
Elke karakteristiek legt voor één Iy-waarde vast hoe groot Ic is bij
verschillende waarden van Шок.
Het verband tussen witgangestroom I. еп uitgangsspanning Up wordt ge-
De uitgangskarakteristieken zijn o.a. van nut om de instelstroom Ic en
de instelspanning Uce van een transistor in een schakeling te kunnen be-
palen. Door het tekenen van een belastinglijn vindt men het instelpunt W.
De belastinglijn loopt van het punt Оск = U ор de horizontale as naar het
punt Ic = UIR, op de verticale as.
B210,10
OEFENINGEN
1. De karakterstiek die een verband legt tussen de basisgelijkstroom en de
de Stee karakteristiek.
De overdrachtskarakteristiek legt een verband tussen de grootheden:
en |
In deze les hebben we kennis gemaakt met de uitgangskarakteristiek. Deze
D ]
Voor iedere gelijkstroom: BECOME geldt een andere
uitgangskarakteristiek
gelijkspanning Ure heet:
legt een verband tussen de grootheden:
B210.11
2. Teken in volgende bundel uitgangskarakteristieken de belastinglijn voor
een voedingsspanning van 9 V en een collectorweerstand van 180 Я,
| ГА): d E Ji Hipa
| Н ii HHI
ER EE |
ШШШ i |
H D Hi H
| EM | HHI |
HEISE :
Un Е HE: i
Bus H i
ИНИ
(EH
Ë H
1 n
H d i: E E ü
ilt шын
- Bepaal aan de hand van de grafiek de instelling voor een basisstroom
van 75 ЈА.
- Als de voedingsspanning daalt naar 7,2 V, hoe wordt dan de instelling
bij I, = 50 pa?
B210.12
В 211
INLEIDING
НЕТ VERWERKEN VAN WISSELSTROOM
DOOR EEN GES
In de vorige les hebben ve kennis gemaakt met de uitgangskarakteristiek
van een transistor. Hieronder geven we nogmaals een bundel uitgangskarak-
teristieken zoals die voor een transistor door de fabrikant worden opge-
geven.
TCI 1
Ic H-tybical values]
mAH
EH I
|
TIERS
EEKE
20H [50р
ЕЕЕ
inum CS
qua I
% 5 10
De grafiek geeft een verband tussen stroom en spanning aan de uitgang
van de transistor. Dit verband is afhankelijk van de basisstroom Ty
vandaar dat voor een aantal waarden van Iy een karakteristiek wordt op-
gegeven.
De instelling kan nu worden bepaald door middel van de belastinglijn. In
bovenstaande figuur is een belastinglijn getekend voor een voedingsspan-
ning van 10 V en een collectorweerstand R, = 250 Q. Bij I, = 75 yA geldt
voor de instelling:
Ic = 28 mA
Ban 939
U begrijpt dit volkomen? Zo niet, vraag uw leraar om nadere uitleg.
B211.1
HET VERWERKEN VAN WISSELSTROOM
8211.2
In de vorige les hebben we ons bezig gehouden met het bepalen van de in-
stelling van de transistor. We gebruikten de uitgangskarakteristieken om
iets te weten te komen over gelijkstromen en -spanningen. Ook het wissel-
stroomgedrag van de transistor kunnen we aan de hand van de uitgangs-
karakteristieken duidelijk maken.
Hier voeren we aan een transistor, behalve een gelijkstroom ть, ook een
wisselstroom Zu toe. Over R, ontstaat ook een wisselspanning LE ie
Over de transistor ontstaat dan de spanning:
Eh af oW
UT Ra Uert СЕ * "ce
Dit alles kunnen ме duidelijk zien aan de hand van de uitgangskarakteris-
tieken en de belastinglijn op het volgend blad.
De transistor is ingesteld in W. Voeren we nu ook een wisselstroom e toe,
dan beweegt de transistorinstelling zich tussen de karakteristieken
Iy = 100 uA en 300 pA. De instelling tussen de punten А en B beweegt zich
dan langs de belastinglijn. Door A, W en B "naar links over te halen"
vinden we hoe de collectorwisselstroom i. verloopt.
Door А, W en B "naar beneden over te halen" vinden we het verloop van de
wisselspanning Ue over de transistor.
Merk op, dat “ce in tegenfase is met tb:
NK зо Op —
С п Bumuedssbuipsor
vn 00
ут002
ут 008
vooor
Өр
2221]
В211.3
OPDRACHT; НЕТ VERWERKEN VAN EEN WISSELSTROOM DOOR EEN GES.
G 470 uF
^o
- Bouw deze schakeling op uw paneel.
7 Stel U in op 25 V.
- Regel de instelling van de transistor met behulp van Hi zodanig, dat
Ug = 1 U. De gelijkstroominstelling is regelbaar door middel van de
potentiometer van | MQ,
= Voer vanaf de 600 Q-uitgang van de LF-generator een wisselspanning u van
ca. 0,5 V en een frequentie van 1 kliz toe.
- Maak de uitgangswisselspanning Ma zichtbaar op het scherm van de oscil-
loscoop. Trigger de oscilloscoop daarbij extern met de spanning op de
15 Q-uitgang van de generator.
Maak daarna de aan de GES toegevoerde wisselspanning м zichtbaar.
Blijf de oscilloscoop triggeren.
= U kunt nu constateren dat de GES de fase van de wisselspanning 180°
verandert,
= Schakel de voedingsspanning uit.
- Breek de schakeling nog niet af.
B211.4
HET VERWERKEN VAN EEN TE GROOT WISSELSTROOMSIGNAAL
|
Uce
t
I
M
№
w
t Uce
и
“се
Hiernaast is пор eens met de uit-
gangskarakteristieken en de belas-
tinglijn getekend hoe de ingangs-
wisselstroom т, wordt verwerkt tot
een uitgangswisselspanning Hee:
We kunnen ons nu afvragen wat er ge-
beurt als we Zu nog veel groter ma-
ken,
Bij het verwerken van + schuift het
instelpunt tussen A en B langs de
belastinglijn heen en veer
Als Zu toeneemt, schuift het instel-
punt op den duur tussen M en N, de
uiteinden van de belastinglijn, heen
en weer. Dan treedt er een maximale
niet vervormde Ue ОР.
Laten we Ú nóg meer toenemen, dan
kan het instelpunt niet voorbij de
eindpunten M en N van de belasting-
lijn komen,
Hierdoor worden de toppen van e af-
geplat, terwijl de top tot top-waarde
niet meer verandert. Er treedt als
het ware begrenzing op.
Met een transistor kan men zo ook
een signaal begrenzen.
Het instelpunt kan niet voorbij M komen omdat Те niet groter kan worden
dan ongeveer U /R,.
Het instelpunt kan niet voorbij N komen omdat Ic niet negatief kan worden.
B211.5
OPDRACHT;
B211.6
VERWERKING VAN EEN GROOT SIGNAAL.
Gebruik de schakeling op uw paneel.
- Controleer of U) nog ingesteld is op 25 V.
- Zet de stappenschakelaar van de generator op "1 x Lë en maak и maximaal,
We voeren nu dus een veel groter signaal toe dan bij de vorige opdracht.
- Sluit de oscilloscoop aan op de uitgang van de transistor.
- Teken hieronder de wisselspanning die u op het scherm ziet.
- U ziet nu aan beide toppen begrenzing optreden.
- Regel de wisselspanning и nu omlaag zodat aan beide kanten net geen be-
grenzing meer optreedt.
- Wat gebeurt er als men de voedingsspanning U daarna vermindert?
==
НЕ
EE
- Zet U daarna weer op 25 V.
- Breek de schakeling niet af.
HET JUISTE WERKPUNT
gunstige W
Wte laag
Tot nu toe hebben we aangenomen dat het
werkpunt W £n het midden van de belasting-
lijn ligt. In dit geval treedt de afplat-
ting van het signaal bij toenemende LN
aan beide zijden gelijktijdig op. Dit is
de gunstigste instelling als men een wis-
selspanning onvervormd wil kunnen ver-
sterken, Immers, dan kan men een zo
groot mogelijke Ue verkrijgen die nog
onvervormd is.
Kiest men W te laag, dan begint de af-
platting van het signaal bij toenemende
LN eerst aan de N-kant en pas daarna aan
de M-kant. De nog net toelaatbare Z, en
b
de dan optredende KEN zijn met getrokken
lijnen getekend.
De te grote fo en de dan optredende LAN
zijn met streeplijnen getekend.
Kiest men W te hoog, dan treedt het om-
gekeerde op. Eerst afplatting aan de
M-kant en bij nog grotere £, aan de N-kant
Ook nu zijn de grote ША еп de dan optre-
dende Ue met streeplijnen weergegeven.
In volgende opdracht gaan we deze ver-
schijnselen bekijken.
B211.7
OPDRACHT;
8211,8
НЕТ VERWERKEN VAN EEN GROTE WISSELSTROOM BIJ VERSCHILLENDE INSTELLINGEN.
D
Gebruik de schakeling die zich nog op uw paneel bevindt,
- Ui is nog steeds zo ingesteld, dat de begrenzing aan beide kanten te-
gelijkertijd optreedt.
- Laat de generatorspanning Langzaam toenemen en bekijk op het scherm
van de oscilloscoop of dit inderdaad nog het geval is. Het werkpunt ligt
dan blijkbaar in het midden van de belastinglijn. Zie punt Wi in de gra-
fiek op volgend blad,
- Breng de generator terug naar 0 V en stel U in op 20 V,
- Laat de wisselspanning opnieuw langzaam toenemen en bekijk Use ОР het
scherm, De afplatting treedt nu eerst bij de onderste top op en pas la-
ter bij de bovenste, Het werkpunt W ligt nu bij een te Tage: collector-
spanning. Zie punt Wz in de grafiek op volgend blad.
— Breng de generatorspanning terug naar 0 V en stel U in op 30 V,
= Laat de wisselspanning weer langzaam toenemen en bekijk LE De afplat-
ting begint bij de bovenste top. Het werkpunt ligt bij een te hoge col-
lectorspanning. Zie punt Ws in de grafiek op volgend blad.
- Vraag: hoe komt het dat als de afplatting bijvoorbeeld bovenaan de be-
lastinglijn optreedt (bij lage U), het sinusbeeld op het oscillos-
coopscherm onderaan een afplatting vertoont?
- Breek de schakeling af.
Opmerking:
In geval van Wi еп М> veronderstellen
we even grote Zus toe te voeren.
In geval van Мз is de toegevoerde 4,
groter verondersteld.
Ga dit zelf na.
B211,9
OEFENING
Hier ziet u een transistor in een gemeenschappelijke emitterschakeling.
Op het volgend blad treft u
de uitgangskarakteristieken
aan voor Ip = 200 ЏА en voor
Ip * 400 pA.
е Schets zelf de karakteristiek voor Iy = 300 pA.
* Teken de belastinglijn voor het geval dat U = 18 V en Rc = 600 9.
@ Hoe groot dient L^ ongeveer te zijn opdat Tj ~ 300 uA?
E
ЕЕ
e Veronderstel dat ег een 1, wordt toegevoerd met een amplitude van
100 pA.
Teken voor dat geval het verloop van Ic en Uog bij de karakteristieken.
B211.10
HE
АНН
un
итин
8211.11
SAMENVATTING
@ De uitgangskarakteristieken tezamen met de belastinglijn kunnen ver-
duidelijken hoe een wisselspanning door een CES wordt verwerkt.
ө Als Hop toeneemt, neemt Тв toe, neemt Te toe en neemt Uog af: а еп
м. zijn in tegenfase. Een GES draait de fase 180°.
be
Om een zo groot mogelijke uit-
gangswisselspanning onvervormd
af te kunnen nemen, moet men
werkpunt W midden tussen M en
W N in kiezen,
B211.12
OEFENING +10V
200
De transistor in deze scha-
keling heeft nevenstaande
H LEE E ETE LE HERE
uitgangskarakteristieken.
|
|
- Bepaal het werkpunt.
SEA
Ë ү Hi
s [E ] PROH НА
- Veronderstel dat een sinus- Н i HHH
š:
E
vormige wisselstroom p |: HER
wordt toegevoerd met een
amplitude van 25 pA.
Ga na tussen welke waarden
de uitgangsspanning |
ШИЙШЕ
varieert,
Kee [ee E
B211.13
B211.14
B 212
GEAARDE EMITTERSCHAKELING MET
EMITTERWEERSTAND
Bij de behandeling van de transistor zijn twee belangrijke punten nog
niet ter sprake gekomen.
. Twee transistors van hetzelfde type zijn nooit helemaal aan
elkaar gelijk. Bij metingen hebt u dit zelf kunnen constateren:
andere meetgroepen vonden voor een grootheid als Bee sterk af-
wijkende waarden, Zij gebruikten een transistor met een wat
andere karakteristiek,
Men zegt, dat transistors onderling spreiding vertonen.
D Ale de temperatuur van een transistor toeneemt, kunnen de karak-
teristieken aanzienlijk verschuiven. Voeren we aan een transistor
een constante Der toe, dan verschuift met toenemende temperatuur de
overdrachtskarakteristiek en dus ook Io; bij stijgende temperatuur
sterk toe. Dit kan tot gevolg hebben dat de transistor defect gaat.
Deze spreidings- en temperatuurinvloeden zijn in de praktijk lastig.
Hoe men deze invloeden kan verwaarlozen wordt in deze les be-
sproken.
8212.1
TRANSISTORSCHAKELING MET Rg
B212.2
In het voorafgaande is dit eenvoudige schema toegepast om een transistor
van zijn instelstromen te voorzien.
We hebben gezien, dat:
Ub gg Un - 0,7
B R Hy
en I, = h DI.
In deze formules komen twee grootheden voor die van de transistor af-
hangen: Ung
ШЕ is bij de meeste silicium transistors Ьіј DO tot enkele
en hpk:
tientallen mA vrijwel constant en gelijk aan ongeveer 0,7 V.
hgg echter loopt bij transistors van hetzelfde type sterk uit-
een. Bij de BD 137 bijvoorbeeld van 20 tot 90. Hierdoor zal ook
Ic een grote spreiding hebben.
In de praktijk wil men dit liever niet.
Moet men bijvoorbeeld een serie radio's maken, dan wil men dat een be-
paalde transistor in de gebruikte schakeling steeds dezelfde Ic heeft.
Vervangt men in een bestaande schakeling een transistor door een nieuwe
van hetzelfde type, dan is er een grote kans dat deze nieuwe een geheel
andere hog heeft. Daardoor krijgt men dan een geheel andere collector-
stroom Тс.
Men past daarom dikwijls een wat andere schakeling toe, waarbij de Ic
waarde vrijwel onafhankelijk van de transistor wordt. Op het volgend
blad zien we deze schakeling.
TRANSISTORSCHAKELING MET L^
U ziet dat hier in de emitterleiding een weerstand Ra is aangebracht.
Deze noemt men de emitterweerstand. De spanning over Ry is:
Ugg "Dn: Ugg
waarin men U1 groot kiest ten opzichte van Ugg- De stroom Ig door Mi
is dus:
RE
E E
E Uu К Uy = UBE
Uit deze formule volgt dat Ik afhangt van Ui, WI en Ry.
Op het vorige blad zeiden we reeds dat WI vrijwel constant is en опре-
veer gelijk aan 0,7 V. Je wordt dus bepaald door U, en Ry en dit zijn
beide grootheden van de schakeling en niet van de transistor.
lg is dus onafhankelijk van de transistor, We hebben al eerder gezien
dat Ic en Ig bij een transistor ongeveer even groot zijn; immers Is is
klein ten opzichte van 1o:
De conclusie is dus:
Door het aanbrengen van een emitterweerstand Rg wordt de hoofdstroom
T. Vrijwel onafhankelijk van de gebruikte transistor.
B212.3
VOORBEELD VAN EEN BEREKENING AAN EEN SCHAKELING МЕТ EMITTERWEERSTAND.
B212,4
U=+30V
Hier ziet u een voorbeeld van een schakeling met een emitterweerstand Fe:
Ga volgende berekening zorgvuldig na.
U 30
IgE 125
= 27 ш.
De spanning over Rz is 120.27.10-) = 3,2 V. Dit is groot ten opzichte van
Ure 20, V.
Wat verwaarlozen we bij deze berekening?
[a sl
Ust =0,7 V
Dus URE = 3,2-0,7 = 2,5 V.
U
ВЕ _ 2,5
e "45% 6,
I." Ig 64 ш,
In deze berekening komt de hog van de transistor niet voor. Voor een
transistor met een geheel andere hpg verloopt bovenstaande berekening
precies zo. Onafhankelijk van de transistor vinden we dezelfde collector-
stroom Тс.
т
De basisstroom Is = ус— is nu wel afhankelijk van de toevallige transis-
H FE
tor. Deze basisstroom is echter zeer klein en kan verwaarloosd worden ten
opzichte van de stroom door А en А»,
OPDRACHT: METEN VAN In EN Ie IN EEN SCHAKELING MET Rg EN IN EEN SCHAKELING MET LE
- Bouw deze schakeling met В, ор uw рапее1.
Stel de voedingsspanning in ор 30 V.
Meet Iy en Г.
ть = en Тс =
- Breng de voedingsspanning terug tot 0 V.
— Geef de gemeten waarden op aan de leraar.
Deze noteert 1 еп Ic van alle meetgroepen op het bord.
De Iy-waarden zullen niet veel verschillen.
De waarden van To zullen wel sterk uiteenlopen.
- Sluit de basisweerstand Rg in de schakeling kort en neem een emitter-
weerstand В, = 39 Я ор.
- Meet Ig en Ic bij een voedingsspanning U = 30 V.
— Geef deze waarden op aan de leraar.
Nu zal blijken dat de waarden van Ic onderling niet veel verschillen
en de Тр-чаакаеп wel.
CONCLUSIE
Het doel is bereikt. Door aanbrengen van R, treedt er bijna geen verschil
meer op in Ic bij verschillende transistors van hetzelfde type.
8212.5
VERMINDERING VAN DE WISSELSPANNINCSVERSTERKING DOOR AANBRENGEN VAN DE EMITTERWEER-
STAND,
We zagen dat het aanbrengen van Rg voordelen opleverde voor de gelijk-
stroominstelling. Meestal gebruikt men een GES om wisselspanning te ver-
sterken. Laten we eens nagaan wat de invloed van Tg is op de wisselspan-
ningsversterking As
De ingangswisselspanning u verdeelt zich over de transistor en de emitter-
weerstand.
De toegevoerde wisselspanning komt voor het overgrote deel over Hy te
staan, terwijl aan de transistor een véél kleiner deel Ue wordt toege-
voerd, Het zal duidelijk zijn dat de wisselstroomversterking:
u
ce " 1
А = EE veel kleiner geworden is.
OPMERKING
Voor de wisselspanningsversterking geldt ongeveer:
In de praktijk wordt Rg namelijk ző groot gekozen, dat uye << Bate:
Dan is
Perte зи. Ook is LRL zodat:
nete docti n
u D Pr, de Rg
B212.6
De vermindering van de visselspanningsversterking is uiteraard een па-
deel van de emitterweerstand В. We kunnen dit nadeel echter eenvoudig
verhelpen door het aanbrengen van een grote condensator [^ parallel aan
R
Er
+U
R.
l `
|
ни,
Uce
O [р
ІАЕ Wi
9
X, = — vormt voor de wisselstroom 2, vrijwel een kortsluiting, zodat
Cx Cy e
=
Ue n и. S
Nu wordt een aanzienlijk grotere wisselspanningsversterking Au = zx
bereikt.
Het aanbrengen van een grote condensator parallel aan een weerstand
noemt men ontkoppelen,
Men zegt dat Aj door C, is ontkoppeld.
De condensator heet "ontkoppelcondensator",
In een laatste opdracht gaan we А, meten van een schakeling met Вр.
Eerst voor het geval zonder Ср. Daarna voor de schakeling waarin R, door
De wordt ontkoppeld.
B212.7
OPDRACHT: METEN VAN 4, IN DE GES MET Fr:
— Bouw bovenstaande schakeling.
- Stel U in op 30 V en maak Uit = 25 mV bij 1 kHz. Houd S open.
7 Meet u, en bepaal Aj
= Controleer of СЕ ае Rg goed ontkoppelt. Open daartoe eerst 5. Stel Uit
in op 25 mV en maak В. le zichtbaar met de oscilloscoop. Sluit daarna
S, regel И;, ор 25 mV en bekijk wat er dan overblijft als wisselspanning
over Rp tenminste 10 maal kleiner geworden is.
Conclusie: Hy wordt voldoende ontkoppeld.
8212.8
OEFENING
Teken hieronder het gelijkstroom- en het wisselstroomschema van de scha-
keling op blad B212,7.
Geef daarbij aan:
Ты, fg» буу, „Ж, Жуй
Gelijkstroomschema С’ ВЕ’ CE pr "c? "be ce
Еа иет ESES
Wisselstroomschema
B212.9
TEMPERATUURSTABILISATIE
8212.10
We hebben gezien dat we door het aanbrengen van een emitterweerstand fg
de invloed van de spreiding bij transistors ор de grootte van Hi vrijwel
geheel weg kunnen nemen. Er is nog een tweede storende invloed op de
grootte van Io namelijk de temperatuur. Ook deze wordt door het aan-
brengen van Wi bestreden.
Met de temperatuurinvloed zit het als volgt;
De Iç Е: Uy 7 overdrachtskarakteristiek
is een soort diode-karakteristiek, Evenals
de diodekarakteristiek verschuift hij bij
temperatuurstijging naar de stroomas toe.
temperatuur
stijging
Als Ugg constant is, heeft de verschuiving
bij temperatuurstijging dus een sterke
stijging van Ic tot gevolg.
Dit is om twee redenen ongewenst. In de
eerste plaats treedt er bij elke schakeling
na het inschakelen een temperatuurstijging
op omdat er immers elektrisch vermogen aan
de transistor wordt toegevoerd. In de
tweede plaats kan de omgevingstemperatuur
veranderen.
Hiernaast is de schakeling met Rg
nog eens getekend. Hij werkt nu als
volgt. Als de temperatuur stijgt, zal
Тр toenemen, Hierdoor neemt ook de
spanning Pr . Ig toe, waardoor
Us mU = Ry . Г, afneemt. Dit
laatste werkt het toenemen van Ig
tegen.
Е
т - Ug
Trouwens ook nu geldt: I, =
E Bg
en is nagenoeg onafhankelijk van de
transistor. Door Ry wordt de scha-
keling minder afhankelijk van de
temperatuur. Hij wordt door Lo ge-
stabiliseerd voor de temperatuur.
Conclusie: Door het aanbrengen van Lo wordt Ic vrijwel constant en onaf-
hankelijk van de transistor gehouden. Dit is zowel van belang bij sprei-
ding van de transistors als bij temperatuurveranderingen van de tran-
sistor.
SAMENVATTING
In deze schakeling met В geldt, dat I, * 2 => 1.
В
ly is vrijwel onafhankelijk van de eigenschappen van de transistor. Deze
schakeling geeft voor transistors met verschillende he's zeer verschil-
lende Io's.
lc
ovy,
E
Ui
Re
Us 70,7
In deze schakeling geldt, dat 1, = Т Ы Г.
B
Ic is vrijwel onafhankelijk van de eigenschappen van de transistor. Deze
schakeling heeft voor transistors met verschillende hyg'5 nagenoeg de-
zelfde Ic en dit wil men bij de meeste toepassingen.
Ook de invloed van temperatuurver-
anderingen, waardoor de Ic -y
stijging karakteristiek opschuift, wordt door
Eeer het aanbrengen van A, bestreden.
Als de temperatuur stijgt, neemt Je
en dus ook LM toe, waardoor
u Ue” Шс» Beie afneemt; 41: werkt
de toeneming van I, tegen.
B212.11
B212,12
De schakeling met Kë heeft als nadeel dat de wisselspanningsversterking
4, kleiner is dan die in de schakeling met Ry. Dan komt niet de gehele и
tussen b en e te staan. Dit nadeel kan men opheffen door Rg me behulp van
een grote © te ontkoppelen,
OEFENING
In deze schakeling:
Ri = 17,3 KQ; R =
Be = 4009; R. = 1,8 №.
5
Ное groot is Ze ongeveer?
Hoe groot zijn Ucg en Е... dan ongevee
Wë S Vj en В.Т S
Hoe groot is A, ongeveer als men Ср weg
laat?
3212.13
8212.14
В 213
INLEIDING
FORMULES BIJ DE TRANSISTOR IN GES
In de voorafgaande lessen hebben we gezien wat een transistor is en hoe
hij ongeveer werkt. Vrijwel direct daarna hebben we een transistor in een
geaarde emitterschakeling opgenomen en hebben ve vooral aan de hand van
grafieken gezien hoe deze schakeling werkt. Bij deze behandeling zijn
enkele grootheden ingevoerd, namelijk:
de gelijkstroomversterkingsfaktor hyg
de wisselstroomversterkingsfaktor Ae,
de spanningsversterking LN
de stroomversterking А;
de vermogensversterking Ap
de ingangswisselstroomweerstand hie
de steilheid $
In deze les gaan we deze grootheden nog eens bekijken en bovendien zul-
len we enkele eenvoudige formules afleiden die deze grootheden met elkaar
in verband brengen.
Met behulp van die formules voeren we dan wat eenvoudige berekeningen uit
aan de GES.
Op het eerste gezicht lijken deze formules misschien erg ingevikkeld.
In de praktijk blijkt het echter nogal mee te vallen.
Tot uw geruststelling nog het volgende:
De afleidingen van de formules die in deze les gegeven worden
zijn bedoeld om u een dieper inzicht te geven. Op een test
zullen we ze u nooit vragen. Ga ze dus niet van buiten leren;
dat heeft bij afleidingen trouwens nooit zin!
B213.1
ENKELE VEEL GEBRUIKTE GROOTHEDEN.
Bij de transistor hebben we kennis gemaakt met een aantal grootheden.
We zetten ze hier nog eens bij elkaar.
e De gelijkatroomveraterkingsfactom
Hieronder verstaan we het quotiént van de collectorgelijkstroom Hi
en de basisgelijkstroom Ig:
Ic
Te
Gelijkstroomversterkingsfactor:
e
РЕ Tj
€ De wisselatroomvereterkingsfactor
Dit is het quotiént van de amplitude van de collectorwisselstroom m
en die van de basiswisselstroom 7,.
b
ic Wisselstroomversterkingsfactor:
23
D
d Be, = 7s
© De steilheid
Dit is het quotiënt van de collectorwisselstroom i. en de ingangsvissel-
spanning Wet
Steilheid:
1
s=—
be
8213.2
De GES-ingangewieseletroomveerstand hie
Dit is het quotiënt van wisselspanning en -stroom aan de ingang van de
transistor in GES.
GES-ingangswisselstroomweerstand:
Bovenstaande grootheden behoren direct bij de transistor zoals de fabri-
kant die gemaakt heeft, Hun grootte is alleen afhankelijk van de instel-
ling van de transistor, De volgende grootheden zijn geen transistorgroot-
heden, maar grootheden van de gehele schakeling, waarin de transistor als
versterkend element is opgenomen. We stellen zo'n schakeling voor door
een "kastje" met een ingang en een uitgang.
Stellen we de wisselstroom en -spanning aan de ingang voor als Z; en иу
en die aan de uitgang door t, en uz, dan is:
de wieaeletroomvereterking
de wieselepanningeversterking
de wieselstroomvermogensversterking
B213.3
OEFENINGEN
1. Hoe groot is hpg?
hyg 7
оу Hoe groot is Ry?
By =
№
U ziet hier het wisselstroomschema van een GES,
Gemeten is, dat:
li, = 250 pA en Ui, = 10 nV
t
Ipe = 150 pA
L." 15 m
Ta, = 10 mà en Uz, = 1,2 V,
Hoe groot zijn:
h 4., А
Zei "i ы едр
В213.4
FORMULE VOOR DE WISSELSPANNINGSVERSTERKING MET DE GES.
Met een transistor kunnen we wisselstroom versterken. Als we een kleine
basisstroom Zu toevoeren "maakt de transistor daarvan" een grotere col-
lectorstroom ta Door in de collectorleiding een weerstand Ro op te nemen,
zijn we ook in staat wisselspanning te versterken. Voor Z, is immers een
b
spanning ире nodig en over de collectorweerstand ontstaat een spanning
Use = Hori, De spanning u, kan groter zijn dan ир, zodat dan wisselspan-
ningsversterking optreedt. We hebben gezien dat we dit schrijven als:
“се
А = —-,
Kä
Deze uitdrukking kunnen we anders schrijven:
Mc о u
u ие с Ure
А
Het quotiënt —— hebben we de steilheid S genoemd, zodat:
be
1
A, T e
of
in woorden: |
De wisselspanningsversterking van een
GES is gelijk aan het produkt van de
steilheid en de grootte van de col-
lectorweerstand.
Dit is een handige en veel gebruikte formule.
S is namelijk veelal bekend, zodat bij een gegeven collectorweerstand Ro
onmiddellijk de wisselspanningsversterking uitgerekend kan worden.
MERK OP: De grootte van S hangt af
van de gelijkstroominstelling, Hoe
groter I., des te grotere steilheid
S en des te groter wisselspannings-
versterking 5.80.
В213.5
VOORBEELD
OEFENING
8213.6
Tn deze GES is de
collectorweerstand Re |fe
gelijk aan 1 kQ.
Bij de gebruikte transistor is
opgegeven voor de toegepaste
instelling 5 = 100 mA/V.
Hoe groot is de wisselspannings~
versterking At
Oplossing:
A, = 8. BG
S = 100 mA/V = 100.107? A/V
- = 103
Rc = 1 № = 10' Q
А, = 100.1073.103 = 100
Als men in bovenstaand voorbeeld alleen de collectorweerstand wijzigt
en die 800 Q maakt, hoe groot wordt dan А?
Als men Wi groter maakt met behoud van dezelfde voedingsspanning, wat
gebeurt er dan met de wisselspanningsversterking?
A, blijft hetzelfde o
wordt kleiner
wordt groter
Waarom?
FORMULE VOOR DE INGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND.
De ingangswisselstroomweerstand van de GES is, zoals we weten:
le e
р зе
le ES
Dit kunnen we ook anders schrijven. We vermenigvuldigen teller en noemer
eerst met h. :
fe
hed
d. c fe! be
ie Fie T.
Be си
fe 5
hie т s want $ hee D
ET
ie Е te
In woorden:
De ingangswisselstroomweerstand van een transistor in GES is gelijk
aan het produkt van stroomversterkingsfactor en de omgekeerde
waarde van de steilheid.
VOORBEELD
Voor een transistor is opgegeven hee = 100
bij een bepaalde instelling: 8 = 50 mA/V.
Hoe groot is dan de ingangswisselstroomweerstand van de transistor in
GES?
Oplossing:
B213.7
OEFENINGEN
1. Hier volgt een oefening waarbij u al het voorafgaande moet toepassen.
Probeer de oplossingen "met verstand" te vinden.
wisselstroomschema
Voor de GES geldt: " T
S = 100 mA/V
u,
h.. = 500
Se Ас R
Bc = 1,6 К
R = 400 A
u Wi
uye = 10 nN. be
e
Bereken hier de Ten Hoet Ais LN en А.
e
2. Nu nog een oefening waarbij een emitterweerstand in de schakeling is op-
genomen. +15\
Gegeven is: Г = 2 mA
с
Ut = 18 nV
hie = 900 Q
hee = 60
- Teken het wisselstroomschema.
- Bereken:
B213.8
PNP - TRANSISTORS
Tenslotte nog iets over PNP-transistors.
De tot nu toe besproken transsitors bestaan uit twee N-laagjes silicium
en daartussen één dun P-laagje silicium. We noemen ze de NPN-transistors.
"n
In het schemasymbool van de
NPN - transistor wijst de pijl
van basis naar emitter. Dit is
tevens de richting van de ge-
lijkstroom.
Er zijn ook nog zogenaamde PNP-transistors. Deze bestaan uit twee
laagjes P-silicium en daartussen één dun laagje N-silicium.
“|
Та het schemasymbool van de
PNP - transistor wijst de pijl
van emitter naar basis
De eigenschappen en de vorm van
de karakteristieken zijn bij
NPN- en PNP - transistors het-
zelfde, Het verschil is de aan-
sluiting van de voedingsspanning.
Zoals de pijl in het symbool al
aangeeft, is de richting van de
gelijkstromen bij een PNP -
transistor tegengesteld aan die
van de gelijkstromen bij een
NPN - transistor. Daarom moet de
voedingsspanning tegengesteld
worden aangesloten.
B213.9
OEFENING
Ме laten u een beetje wennen aan de PNP - transistor door de al eerder
aan de GES uitgevoerde berekening nu eens met een PNP — transistor te
laten uitvoeren. —25,3V.
Van deze schakeling is gegeven: Vi =50 , S = 100 mA/V,
U, = 10 mW, А, = 500 Q.
Teken het gelijkstroomschema en het wisselstroonschema:
T T
Е ch AS
H
E
ET
Geef in het gelijkstroom schema de richting van de elektrische stromen
aan. Bereken Us» Г, oe: Dn: Yee еп Ay
CARS
Set E Cer E, ae es
Geen SE en E
B213.10
SAMENVATTING
L
D
Lä |
i
Up,
|
A
ө Gelijkstroomversterkingsfactor
=>
'
ЫКЫ
ө Steilheid
€ GES - ingangsvisselstroomweerstand
B213.11
Bedenk: Š is groter naarmate instel-
и
In D EL.
Jh
stroom т groter is.
. u
| ЖЫ Ыы
A ie `
ad Bedenk: Aj, is kleiner naarmate in-
stelstroom Ic groter is.
"MEIN
| —] d
d SC
Bij een schakeling met een PNP - transistor is de voedingsspanning net
andersom aangesloten als bij een overeenkomstige met een NPN - transistor.
Hierdoor:
- heeft elke overeenkomstige gelijkspanning een tegengestelde polari-
teit (bev. Upg en Ure):
- lopen alle gelijkstromen andersom.
- dienen alle elco's andersom aangesloten te worden.
B213.12
OEFENINGEN
l. Een GES is ingesteld op Ic = 2 mA. Zijn hie is dan 1 КО. Hoe groot wordt
zijn hie als men Ic zoveel groter maakt dat zijn steilheid 4 maal zo
groot wordt?
2. Van een GES vindt men door meting hie = 1200 Q еп hee = 300. Hoe groot
is dan zijn steilheid?
8 = mA/V
Dit is het vissel&troomschema van een GES.
Gegeven is: h. = 1,25 kQ
ie
hte = 400
Veje = 1! nV.
Bereken S, Aj, A, en Ap
3213,13
8213.14
В 214
HERHALING TRANSISTOR 1
INLEIDING
We hebben nu 7 lessen achter de rug, waarin we kennis maakten met de la-
genstransistor, Het is zeker geen gemakkelijk stuk uit het B-deel van de
cursus, In deze les gaan we het voorgaande daarom nog eens grondig her-
halen, voordat we ons verder verdiepen in het gebruik van de transistor.
Deze les is ingevoegd zodat u de materie goed kunt verwerken; een testles
kunnen ve nog niet laten volgen omdat we dan vrijwel dezelfde vragen moeten
geven, als in deze les opgenomen zijn,
€ Werk deze les goed door,
@ Bestudeer de samenvattingen van de voorafgaande lessen nog eens
goed,
@ Als u iets nog niet geheel duidelijk is, vraag dan uw leraar om
nadere uitleg.
@ Let op in welke oefeningen u fouten maakt en ga vooral na waarom
u die maakt.
B214.1
€ Een lagentransistor is een halfgeleidercomponent.
Hij komt in twee uitvoeringsvormen voor.
c D
N p.
b P b N
N P
le e
NPN - transistor PNP - transistor
d с
b b
° e
De pijl in het schema symbool geeft de richting aan van de elektrische
stroom,
@ De werking is in de schakeling als volgt:
grote Ic.
Een kleine 5 veroorzaakt een grote Тс.
Er treedt dus versterking ор.
£
26 noemen we de gelijkstroomversterkings factor.
т g!
Deze wordt aangegeven met hpp dus:
25
hx
FE J|
Dat we hier te maken hebben met een gelijkstroomversterkingsfactor kan
men zien aan de hoofdletters F en E.
Hoe groot kan Kë zijn?
hpg ligt praktisch tussen 20 en 2000.
Dit te weten is van belang om te kunnen beoordelen of het resultaat van
een meting of de uitkomst van een vraagstuk juist kan zijn.
Vindt men Aer = 3 dan moet dit wel fout zijn. heg = 10° kan ook niet
goed zijn.
B214.2
DE GELIJKSTROOMSCHAKELING
Om een transistor te laten werken moet hij voorzien worden van twee ge-
lijkspanningen en twee gelijkstromen: Har: Ucp’
Ugg is de gelijkspanning tussen basis en emitter.
Ig en Ic.
Ug is die tussen collector en emitter.
1g en Ic zijn respektievelijk de basis- en de collectorgelijkstroom.
Deze spanningen en stromen kan men op verschillende manieren toevoeren.
€ Met twee spanningsbronnen.
Rg
Ry is nodig om de transistor
te beschermen tegen teveel
stroom,
@ Met één spanningsbron.
De spanning U2 wordt via een
spanningsdeler verkregen uit
U,
dezelfde spanningsbron als Vo:
€ Ook met Eén spanningsbron.
Dit is de eenvoudigste schake-
ling met slechts één voedings-
bron.
Vaak tekent men de spanningsbron helemaal niet en geeft dan het schema
als volgt weer:
=e +U, Ыдмдж— ——+u
, n.
Ев
В
Е
8214.3
TEST UZELF
Opmerking vooraf.
Dan is de doorlaatspanning van de diode tussen basis en emitter. Bij een
siliciumdiode bedraagt deze ongeveer 0,7 V. Houd dit aan bij volgende
oefeningen.
жоу
Se Ic
I
+22V
8214.4
Ш = 20 V en U> = 6 V.
Hoe groot moet men L^ nemen op-
= 100 uA?
Hier geldt dat Ic gelijk moet
zijn aan 30 mA, terwijl
Ae = 100.
Hoe groot moet Ty dan zijn?
Hoe groot dient men Ер te nemen?
Ту is véél kleiner dan Г.
Hoe groot is I ongeveer?
d cru
Hoe groot is Uj ongeveer?
Hoe groot dient Rg te zijn op-
dat Ze = 40 uA?
HET VERWERKEN VAN WISSELSTROOM DOOR EEN TRANSISTOR IN GEMEENSCHAPPELIJKE EMITTER-
SCHAKELING
Men kan aan een transistor in GES be-
AA
/
|
grote Ic ic.
halve de gelijkstroom Iņ ook nog een
wisselstroom t, toevoeren,
Er gaat dan behalve de gelijkstroom
Ig ook een wisselstroom ta lopen die
veel groter is dan Zu Er treedt dus
wisselstroomversterking op.
i
С i n
We noemen — de wisselstroomversterkingsfactor heet
Hier kleine letters f en e, omdat het wisselstromen betreft.
Ze en Z. zijn in fase
1с+& Om een kleine $, toe te voeren is
een kleine Ure nodig.
Om aan de uitgang niet alleen een
versterkte wisselstroom, maar ook
een versterkte wisselspanning te ver-
krijgen, brengt men een weerstand R.
in de collectorleiding aan.
Over Ro ontstaat een wisselspanning
Rota die meestal groter is dan ui.
Deze wisselspanning staat ook over
de transistor.,
Er vindt wisselspanningsversterking
plaats.
B214.5
Een meer praktische GES ziet u in volgend schema, Hier vordt met één
voedingsbron gewerkt,
De condensator Ç is aangebracht om basis en emitter voor gelijkspanning
niet via de generator kort te sluiten, Voor wisselstroom is deze C vrijwel
een kortsluiting.
TEST UZELF
Te = 10 mà en Т, = 5 mA
[d ct "
Ae = 250 en Mä = 200,
Bereken Hi en Ту.
Hoe groot is Re als de ampli-
tude van de wisselspanning over
Roo: U, = 4 V bedraagt?
Eccc
B214.6
НЕТ GELIJK- EN НЕТ WISSELSTROOMSCHEMA
VOORBEELD
|
и ^ TS. wisselstroom schema
^ Re | fc
Men moet bij een transistorschakeling het gelijkstroomgedrag en het wis-
selstroomgedrag niet door elkaar halen. Om deze verwarring te voorkomen
is het sterk aan te bevelen om telkens apart een gelijkstroomschema en
een wisselstroomschema te tekenen.
In het gelijkstroomschema komt alleen dát voor wat voor de gelijkstroom
еп -spanning van belang is. In het wisselstroomschema alleen wat voor
[8 |
wisselstroom en -spanning nodig is.
compleet schema
In het gelijkstroomschema komen C; en Czen hetgeen daarvoor (resp. daar-
achter) zit niet voor, omdat daar geen gelijkstroom kan lopen. In het
wisselstroomschema komen Ci en C2 niet voor, omdat Xp, en Ki beide nage-
noeg nul zijn, Verder is ook de voedingsbron als een kortsluiting voor
wisselstroom te beschouven.
Tenslotte is het wisselstroomschema handiger te tekenen;
Men ziet nu beter dat Wi
parallel aan de transistor-
ingang staat. Bovendien dat
Ro en R parallel aan de
transistoruitgang staan en
dat Ue even groot is als
de wisselspanning over R,-
8214,7
DE UITGANGSKARAKTERISTIEKEN EN DE BELASTINGSLIJN BIJ DE TRANSISTOR IN GES
8214,8
40.
20
Bij de behandeling van de transistor in de geaarde emitterschakeling heb-
ben we een aantal karakteristieken leren kennen. We beginnen hier met de
uitgangskarakteristiek die voor praktisch gebruik de belangrijkste is.
Met behulp van de uitgangskarakteristieken kan men de gelijkstroominstel-
ling van de transistor goed overzien. Bovendien kan men nagaan hoe vissel-
stroom en -spanning verwerkt worden.
I mA) Men geeft altijd een bundel uit-
gangskarakteristieken. Elke
karakteristiek geeft het verband
tussen Ic en Uog voor Één be-
paalde waarde van Ty:
De transistor is als het ware
1 тА)
aangesloten op de seriescha-
Ge keling van de voedingsbron en
de weerstand He
De belastingslijn loopt van het
punt U op de Uogas naar het
punt Z ор de І „~as.
SS ом MAX OR. б
St ж 6 8 d 7 U
k
Т A
lg- Door nu de uitgangskarakteris-
250 uA
tieken te combineren met de be-
200uA
1504A lastingslijn vindt men het in-
w Se stelpunt W bij een bekende
Sai waarde van I.
u In dit voorbeeld Ip = 100 uA.
Wordt er aan de transistor behalve de instelstroom ook nog een wissel-
stroom 1, toegevoerd, dan schuift de instelling elke periode langs de
belastingslijn heen en weer.
In volgend voorbeeld is dit getekend, De verschuiving geschiedt tussen de
punten M en N. De basiswisselstroom heeft blijkbaar een amplitude
5 = 50 HA.
=
Door overhalen naar links kan men dan in een grafiek tekenen hoe groot
Ic op verschillende ogenblikken is. Door overhalen naar onder kan men
bovendien in een grafiek construeren hoe groot Ucg °P verschillende
momenten is,
Zo krijgt men een goed overzicht hoe de wisselstroom 1, door de transis-
tor in GES wordt verwerkt.
8214.9
TEST UZELF
Bovenstaande karakteristieken en de belastinglijn gelden voor de gegeven
schakeling.
Ca na hoe groot de volgende grootheden zijn:
In het werkpunt W geldt hee - ЕЕ
De maximale т, waarbij nog net geen niet-lineaire vervorming optreedt
Kom”
Niet-lineare vervorming waarbij Be aan beide zijden afgeplat gaat worden
bedraagt:
zal optreden als D groter wordt dan:
8214.10
KARAKTERISTIEKEN BIJ EEN TRANSISTOR IN GES
We hebben nog met twee andere karakteristieken kennis gemaakt.
€ De ingangekarakteristiek.
Deze heeft het verloop van een diodekarakteristiek, omdat aan de ingang
van een transistor een halfgeleiderdiode aanwezig is.
De eigenschappen aan de ingang van
een transistor in GES kan men aan de
hand van deze karakteristiek gemak-
kelijk inzien. Ten gevolge van de
kromming van deze karakteristiek:
- neemt R. = А. af als de instel-
U ing ie
gelijkstroom toeneemt;
- treedt niet-lineaire vervorming op
bij toevoer van een grote wissel-
spanning Mier
© De overdrachtekarakteriatiek.
Bij deze karakteristiek staat Ic verticaal en Use horizontaal.
Aangezien Ic - hee . 1g kan men zich
de overdrachtskarakteristiek ontstaan
denken uit de ingangskarakteristiek
door vermenigvuldiging met hoe
Ook hij verloopt dus als een diode-
U karakteristiek,
€ Uit deze karakteristiek is duidelijk te zien dat bij grotere Ic ook
grotere versterking optreedt. Dezelfde wisselspanning Du Beeft bij
grotere Т. immers een grotere wisselstroom is
1
We noemen —— de steilheid 5.
be
Van groot belang is:
© Uit de overdrachtskarakteristiek blijkt dat bij grote u, niet-lineaire
be
vervorming van T. aan de uitgang ontstaat.
8214.11
TEST UZELF
® Dit is een:
wasa karakteristiek
® Bepaal de steilheid S tussen A en B
Bepaal S ook tussen M en N
GE EUM
им
Ное groot is de wisselspanningsversterking А, als R. = 1,2 kQ in beide
gevallen?
Eee
Construeer de grafiek van Ic-
Bepaal de positieve en de negatieve
topwaarde van de vervormde wissel-
troom Z .
s ie
Hoe groot is hier de steilheid?
5 = mA/V
B214.12
FORMULES
We hebben voor de GES een paar simpele formules afgeleid, We zetten deze
formules hier nog eens bij elkaar,
Ë
Van een complete schakeling wordt de
Ai is kleiner dan hte
Uce
Чье
Een GES aangesloten op een wissel-
stroombron vormt voor die bron een
wisselstroombelastingsweerstand.
Deze is de;
чье
д. eh, = 6
ing ie 7,
Deze ingangsweerstand blijkt als
volgt samen te hangen met de steil-
heid S en de wisselstroomversterkings-
faktor А, .
fe
т 1]
De wisselstroomversterking уап ееп
transistor in GES bedraagt:
wisselstroomversterking A, genoemd.
De wisselspanningsversterking А, уап
ееп GES bedraagt:
De uitgangswisselstroom А die ег
loopt als men Ие aan een GES toe-
voert is:
De wisselstroomvermogensversterking
bedraagt:
8214.13
TEST UZELF
В; =! кй
hee” 400
S = 100 mA/V.
Bereken hie en Чье"
he”
wisselstroomschema
KS:
=
2
x
'
|
Rp = 100 KQ; hj, = 2 KQ;
А Rc = 1k; R = 1K;
hte = 300.
Bereken hoe groot А; = = ongeveer
is.
МОЕ]
wisselstroomschema
3, Roo» к; R = 250 Q;
A | | | S = 100 ВАЛИ apt” 0,2 V.
Bereken DELE
ZR
wisselstroomschema Huelt -
8214,14
В 215
DE
GEMEENSCHAPPELIJKE
DE DRIE GRONDSCHAKELINGEN
BASISSCHAKELING
Tot nu toe hebben we het bij de behandeling van de transistor steeds ge-
had over de gemeenschappelijke (of geaarde) emitterschakeling, de GES.
Er zijn echter nog twee andere schakelingen mogelijk. Bij de ene is de
collectoraansluiting gemeenschappelijk en bij de andere de basisaan-
sluiting.
Hieronder ziet u de blokschema's van deze drie mogelijke schakelingen.
GES
Gemeenschappelijke (of geaarde)
emitterschakeling. De spanning
wordt afgenomen over Mä
GBS
Gemeenschappelijke (of geaarde)
basisschakeling. Ook hier wordt
de spanning afgenomen over Ro.
GCS
Gemeenschappelijke (of geaarde)
collectorschakeling. Hier wordt
de spanning afgenomen over Hg.
Deze schakeling heet ook emitter-
volger,
B215.1
DE GEMEENSCHAPPELIJKE BASISSCHAKELING, GBS.
De gelijkstroomwerking van de transistor is in elk van de drie grondscha-
kelingen in wezen hetzelfde. De gelijkstroomschema's zijn dan ook ongeveer
gelijk. Het verschil zit in het toevoeren en afnemen van de wisselstroom
en -spanning.
Hier ziet u een gelijkstroom-
Schema dat we bij de GES ge- Ac
+
bruikten. -(D
Bij de GES ligt de emitter
Ac
=
voor de wisselstroom aan
aarde en voert men de te ver-
Q
levert daarbij een kleine
basiswisselstroom t:
sterken wisselspanning toe tus-
sen bastis en aarde.
De wisselspanningsbron voert
een wisselspanning We toe en
Wi
Wi
Bij de BGS ligt de basis voor
wisselstroom aan aarde. Dit
gebeurt via ееп С, waarvan К
bijna O is, omdat de basis
voor gelijkspanning niet aan
de emitter mag liggen.
Men voert de te versterken
wisselspanning nu tussen
emitter en aarde toe, dus LE
De wisselspanningsbron voert
nu een wisselspanning Up toe
en levert daarbij een grote
emitterstroom i. *
в215.2
DE STROOMVERSTERKING BIJ DE GBS.
Hier ziet u het schema van de GBS nog eens.
Men voert aan de emitter een kleine
te versterken иер toe en tevens een
grote wisselstroom t +
Doordat in de transistor bijna
alle stroom van de emitter
direct doorgaat naar de col-
lector, is Je bijna even groot
als Ig. Ook i, zal dan bijna
even groot zijn als Zei
Het basisstroompje Ty is véél
kleiner dan Zen
Uit het feit dat D nagenoeg hetzelfde is als LN volgt dat bij een tran-
sistor in GBS geen wisselstroomversterking optreedt,
Men kan zich nu afvragen: "Als er geen wisselstroom versterkt wordt, wat
heb je dan nog aan een 685?"
Het antwoord hierop is: Een GBS kan wel wisselspanningsversterking geven.
Dit zullen we op de volgende bladen zien,
8215.3
DE SPANNINGSVERSTERKING BIJ DE GBS.
Ki
8215.4
We maken eerst een afspraak: de ingangswisselstroomweerstand LN van een
GBS duiden we aan met hui i duidt op "ingang" en b op "gemeenschappelijke
basis". Hoe noemen we de ingangswisselstroomweerstand bij een GES ook
po
weer?
De ingangswisselstroomweerstand van
deze schakeling is de weerstand van
een halfgeleiderdiode die in door-
laatrichting staat, nl. de e-b-over-
gang, Met is de wisselspanning over
deze diode en = de wisselstroom door
de diode. De pijlrichting voor 4, in
de figuur komt overeen met de afge-
sproken positieve stroomrichting voor
de wisselstroom. We weten dat de wis-
selstroomweerstand van een diode in
doorlaatrichting zeer klein is, Dit
betekent dat ook hip веет klein is.
zeer klein
Als we een CBS met een GES vergelijken, zal de GBS de voorafgaande gene-
rator of schakeling veel sterker belasten dan een GES, Immers, h,, is veel
ib
kleiner dan À. .
ie
Nemen we een Ro in de schakeling op die groter is dan й dan ontstaat
ib’
de volgende situatie:
Door hi en Ro loopt (nagenoeg) dezelfde stroom. Ro is groter dan hip
zodat over Re een grotere spanning staat dan over huy.
De conclusie is dus dat er dan wisselspanningsversterking plaatsvindt.
OPDRACHT: METEN AAN EEN GBS
- Bouw deze GBS,
- Schakel de wisselspanningsgenerator nog niet in.
- Meet I, en I, bij U = 20 V.
- Voer nu bovendien een Hat toe met een frequentie van | kHz еп een ampli-
tude van 20 mV. Gebruik de 600 Q-uitgang van de generator. Trigger de
oscilloscoop extern.
- Meet vervolgens Up met de oscilloscoop. Up =
- Treedt er faseverandering op?
u
- Bereken de versterking А = EI. А =
s |
В215.5
DE STEILHEID EN DE WISSELSPANNINGSVERSTERKING
ы =» x
че
Bij de behandeling van de GES is het
begrip steilheid S besproken.
5 13 de verhouding van de uitgangs-
wisselstroom LA tot de ingangswis-
selspanning upe’
1
gie En
Чье
Dok bij een GBS kan men de grootheid
steilheid 5 toepassen:
t
s-i
eb
Deze steilheid is uiteraard dezelfde
als die bij de GES, Of men nu Ube of
een even grote Heb toevoert, de ver-
oorzaakte i. zal er even groot om
blijven.
и
Net zoals de wisselspanningsversterking A, = 206 bij een GES gelijk is
aan Au = 5, с,
Ъе
и
is ook À = EB bij een GBS gelijk aan [а =
u и
eb
i lich
«CD É
VOORBEELD
Het enige verschil tussen de GES en
de GBS wat de wisselspanningsver-
sterking betreft is:
bij de GES treedt 180 faseverandering
ор, bij de GBS treedt géén fasever-
andering ор.
Als bij een bepaalde gelijkstroominstelling van een transistor in GBS geldt
S = 100 mA/V, terwijl er een Ro is aangebracht van 220 Я, dan geldt:
—з
А, =5 + Re = (100.1077) . 220 = 22
Oefening:
Hoe groot is LN als 8 = 80 mA/V en Ес = 3,3 KR?
8215.6
DE INGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND hu IN FORMULE
De ingangsvisselstroomweerstand hi van een GBS is nogal klein. De grootte
van h, kan men uitdrukken in de steilheid S. Dit gaat als volgt.
De ingangswisselstroomweerstand is
Íe dc rele He. Mab
a D
n ib 7 t
е “с
IDN Dv We weten dat S -
Hieruit volgt dus:
"
+
Voor hie hebben we geleerd: hie
De ingangsewieseletroomweerstand bij de geaarde bastsechakeling is dus h fe
maal zo klein als die bij de geaarde emitterschakeling.
Hierin komt weer duidelijk tot uitdrukking dat een GBS een voorafgaande
schakeling veel sterker zal belasten dan een GES.
VOORBEELD
Stel dat bij een bepaalde gelijkstroominstelling van een transistor geldt
8 = 50 mA/V, terwijl hee = 400.
-——-п
50.107*
Dan is h. =
= 1x -
hie = hg. + g 400 . 20 = 8000 Q,
De steilheid 8 is sterk afhankelijk van de gelijkstroominstelling. Dit
betekent dat ook Kä? daarvan afhankelijk is.
Hoe groter de gelijkstroom, des te groter de steilheid en des te kleiner
de ingangswisselstroomweerstand й ib
OEFENING
Bij een GES geldt А, = 50 KQ, terwijl hj, = 400.
Hoe groot zal И; zijn als men deze transistor bij dezelfde gelijkstroom-
8215.7
instelling in GBS toepast?
GELIJK- EN WTSSELSTROOMSCHEMA'S
In het begin van deze les hebben we gesteld dat de gelijkstroonschema's
van de GES en de GBS nagenoeg hetzelfde zijn. De namen "GES" en "GBS"
hebben dan ook vooral betrekking op de wioselstroomschema's die wel ver-
schillen. Om dit duidelijk in te zien volgt nu een oefening.
OEFENING
Op volgend blad ziet u vier complete schema's; twee voor een GES en twee
overeenkomstige voor een GBS.
ө Teken naast deze schema's het gelijk- en het wisselstroomschema.
© Vergelijk de gevonden schema's onderling. U ziet dat de gelijkstroom-
schema's grote overeenkomst vertonen en dat de wisselstroomschema's
sterk verschillen.
B215.8
+
ra
ешәцоэшоолз5[әззтл
vusuosuooiisx[rl19?
тшәцов s321duo»
B215.9
SAMENVATTING
@ In principe zijn er drie versterkschakelingen met een transistor mo-
gelijk:
visselstroomschema's
R
"s ^ Rel ^ Re
GES GBS GCS of
emittervolgér
@ Voor een transistor (alléén) in GES geldt;
- een wisselstroomversterking: А; = hte
— een wisselspanningsversterking: А, = S.F.
bij deze versterking treedt 180° faseverandering op
- een wisselstroomvermogensversterking:
- een ingangswisselstroomweerstand:
€ Voor een transistor (alléén) in GBS geldt:
- geen wisselstroomversterking: А; аг]
— een wisselspanningsversterking: A, = 5-86
bij deze versterking treedt géén faseverandering op
— een visselstroomvermogensversterking: Ар = Au
- een kleine ingangswisselstroomweerstand: hu - A
Opmerking: Bovenstaande formules gelden allëën als de daarbovenstaande
wisselstroomschema's van toepassing zijn. In schakelingen, waarin meer-
dere componenten toegepast worden, zullen de versterkingsfactoren door-
gaans kleiner zijn.
B215.10
OEFENINGEN
In de GBS, waarvan hier het wisselstroomschema is gegeven, wordt een ver-
sterking A, gemeten van 100,
Hoe groot is de steilheid 5?
(D^ Gë Hoe groot is de Boni
NE
Als parallel aan de ingang een weerstand van 100 Q wordt geplaatst, hoe
groot wordt dan de ingangs-
weerstand van de schakeling?
D а
Hoe groot is dan de wissel-
itd Rc stroomversterking van de
schakeling £
c
Ti
Als in serie met de emitterleiding een weerstand van 50 Q wordt opgenomen,
hoe groot is dan R. = u/i?
ing e
Hoe groot is in dit laatste ge-
De us из|| Нс ^ val de wisselspanningsversterking
B215.11
B215.12
Ri
Teken van de GBS apart het gelijkstroom- en het wisselstroomschema hier-
onder.
Vermeld telkens de weerstanden.
gelijkstroomschema
wisselstroomschema
B 216
INLEIDING
DE GCS OF EMITTERVOLGER
Tot nu toe hebben we het uitvoerig gehad over de GES en in de vorige les
Over de GBS. In deze les komt de derde schakeling ter sprake: de GCS of
emitiervolger.
We geven hier de wisselstroomschema's van de drie grondschakeling nog
eens naast elkaar.
b
e с
a Rel "v R ^, Re
be
=
GES GBS GCS
EMITTERVOLGER
Bij de GES ligt de emitter voor wisselspanning aan een gemeenschappelijk
punt.
Bij de GBS ligt de basis voor wisselspanning aan een gemeenschappelijk
punt.
Bij de GCS ligt de collector voor wisselstroom aan een gemeenschappelijk
punt.
B216.1
DE STROOMVERSTERKING VAN DE GCS
Hiernaast is een gelijkstroom-
schema van een GCS of emitter-
volger getekend. Om de werking
gemakkelijk te overzien zijn
twee voedingsbronnen aangebracht,
De diode tussen e en b is van een kleine doorlaatspanning voorzien. In
het basiscircuit ontstaat een kleine stroom, die in het collectorcircuit
een veel grotere stroom veroorzaakt,
Door de weerstand in de emitterleiding loopt ly zowel als Tc.
Tg * Tp + Ig = Ip * gg Tp
Voeren we ook een wisselspanning
уе toe, dan gaan de wisselstro-
men ¿L en hee D lopen.
Hiernaast is daarvoor het wis-
selstroomschema getekend,
Er vindt dus een wisseletroomversterking plaats die ongeveer gelijk is
aan:
В216.2
DE SPANNINGSVERSTERKING VAN DE GCS
Hier ziet u nogmaals het wisselstroomschema van de emittervolger. Toege-
voerd wordt de wisselspanning и. Over Be wordt de wisselspanning afgeno-
men. De vraag die we nu kunnen stellen is: "Hoe groot is de visselspan-
ningsversterking van de 005?"
De toegevoerde wisselspanning и is gelijk aan de som van:
= de spanning Maé over "de ingangswisselstroomweerstand h,, van de
transistor",
- de spanning over de emitterweerstand Ву.
De eerste spanning; Us” hie -ts
en de tweede aC Вр Ag t
Nu geldt bijna altijd dat Bg h,, veel groter is dan hie:
fe
Dit wil zeggen dat:
Ue << Upg en dus Upp = u.
De wisselspanningsversterking is dus ongeveer 1.
Er vindt dus geen wisselspanningsversterking plaats. Verder treedt er geen
faseverandering op.
S in fase met u
B216.3
HET PRAKTISCHE SCHEMA
Men kan een praktische emittervolger met één voedingsbron uit een GES
ontstaan denken door de R. naar de emitterleiding te verplaatsen.
Uit bovenstaande schema's volgt dat er voor het oolleotoretroutt geen
verschil optreedt als dezelfde R in de emitterleiding wordt gezet.
Voor het basiseireutt is er een groot verschil als dezelfde R niet meer
in de collectorleiding, maar in de emitterleiding wordt opgenomen.
Bedenk wel dat over R, in het schema linksboven, bijna de gehele voedings-
spanning staat. Door R, te verplaatsen naar de emitterleiding komt over
Pr ook een deel (bijna de helft) van de gelijkspanning te staan, Om de-
zelfde gelijkstroom door de transistor te laten lopen, moet een kleinere
Ry gekozen worden,
8216.4
WAAROM DE NAAM "EMITTERVOLGER"?
Als vrijwel de gehele toegevoerde wisselspanning over Rg komt te staan,
dan staat er blijkbaar bijna geen wisselspanning tussen b en e. Dit wil
zeggen dat de wisselspanning van e ten opzichte van aarde steeds vrijwel
gelijk is aan die van b ten opzichte van aarde. Neemt de spanning van b
toe, dan wordt ook die van e groter, Met andere woorden: de emitter volgt
steeds de spanning van de basis aan de ingang. Dit is de reden waarom men
de GCS meestal emittervolger noemt.
emittervolger-schema met één
voedingsbron
Opmerking:
Niet alleen de wisselspanning и. volgt de wisselspanning Dn:
maar ook de gelijkspanning Uy volgt de gelijkspanning Uy.
Neemt bijvoorbeeld Uy 2 V toe, dan zal ook U, 2 V toenemen.
De gelijkspanningen Us en Ug zullen echter steeds ongeveer 0,7 V ver-
schillen, Deze 0,7 V is de doorlaatspanning Dar van de diode tussen b en e.
We gaan enkele metingen aan de emittervolger verrichten.
8216.5
ОРОКАСНТ: МЕТЕМ ААМ EEN EMITTERVOLGER
- Bouw deze schakeling.
- Sluit de universeelmeters aan in de 30 V === stand.
- Stel de spanning U in op 30 V.
- Varieer de basisweerstand. Let op de universeelmeters:
Us varieert tussen en
en
Us varieert tussen
de emitterspanning "volgt" steeds die van de basis, vandaar de
naam emittervolger.
Zet de spanning U op 15 V en maak Ra = 156 K.
- Verwijder de universeelmeters.
- Sluit een RC-generator aan op de ingang.
- Voer een wisselspanning toe met een amplitude van 4 V bij 1 kHz. Stel
us in met behulp van de oscilloscoop; Y-AMPL. = | V/div.
Trigger extern.
'
Maak и. zichtbaar met de oscilloscoop. Ц ziet dat чи, zodat LN sd.
Er heeft daarbij geen faseverandering plaats.
8216.6
DE INGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND VAN DE GCS
De ingangswisselstroomweerstand van een GCS bedraagt:
Deze formule is als volgt te
bewijzen:
_ u _ “be * Ung
ing ` pu To
" hiet + Ree ul
b
Я tab shi
In de praktijk is R. zeer groot.
Voorbeeld: his = 2 kQ
600 kQ (ga dit na)
tu
[3
D
=
5
в
2 ing
OPMERKING
wisselstroomschema
In de praktijk komt over R, ongeveer de helft van de voedingsspanning te
staan. Ung heeft dan de grootst mogelijke variatieruimte, namelijk van
0 tot Voeding’ Over L^ staat eveneens ongeveer de halve voedingsspanning.
Dus Zj , Ry * hpg Ze, Pe
Dit levert een mooie vuistregel voor de berekening van Rp, namelijk
Rg = ^v . He.
In het wisselstroomschema staat bi parallel aan Ring’ die ongeveer gelijk
is aan hyr + Ry. De wisselstroomingangsweerstand van de schakeling is in
dit geval gelijk aan | Ry.
B216.7
OPDRACHT: METEN VAN Ring VAN EEN GCS
[i Gcs j
- Bouw bovenstaande schakeling.
- We gaan Ring meten en zorgen ervoor, dat tijdens de meting met de oscil-
loscoop deze steeds aan één kant geaard kan blijven. We kunnen dit be-
reiken door aan de ingang R = 100 kQ in serie te schakelen en dan u en
ир te meten.
We hebben dan in principe naast-
staand wisselstroomschema.
- Voer een wisselspanning и met f = 100 Hz en U, = & V toe.
Meet met behulp van de oscilloscoop и en KI
- De spanning over R = 100 Mi is dus:
- Hieruit volgt: d erm
- Tenslotte: R
8216,8
DE UITGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND VAN EEN EMITTERVOLGER
De weerstand die men maar een schakeling "terugkijkend" ziet noemt men
de uitgangsweerstand van deze schakeling.
Als men aan de uitgang van een emittervolger "terugkijkt", ziet men de-
zelfde wisselstroomschakeling als aan de Zngang van een GBS. In volgende
Schema's is dit duidelijk te zien.
» Re | a <
= GBS "= GCS
OPMERKING
De uitgangswisselstroomweerstand van de GCS is dan ook even groot als de
ingangswisselstroomweerstand van de GBS. Nu hebben we in les B215
gezien dat de ingangswisselstroonveerstand van de GBS gelijk is aan $.
Dit is als regel een zeer kleine waarde.
De konklusie luidt dus, dat de uitgangswisselstroomweerstand R ic van de
emittervolger in het algemeen ook zeer klein is en gelijk aan z:
Samenvattend kan men dus van de CCS zeggen, dat de ingangsweerstand groot
en de uitgangsweerstand klein is.
Aan de uitgang van de GCS bevindt zich parallel aan de uitgangswissel-
1
5
De uitgangswisselstroomweerstand is dus precies gelijk аап:
1
mig
Rae" To.
T tong
stroomweerstand = ook nog de emitterweerstand Bg.
In een praktische schakeling is
bijna altijd 1 veel kleiner dan
1
al
Вр, zodat Rip" 2°
8216.9
VERGELIJKING VAN ENKELE GROOTHEDEN BIJ DE DRIE GRONDSCHAKELINGEN
We hebben de transistor in GES, GBS en GCS behandeld. Terwille van de
overzichtelijkheid geven we hieronder een samenvatting van de verschil-
lende grootheden, Bestudeer deze goed.
— —
GES GBS GCS
— cO Ó s> rn Ü .
wisselstroom-
i D
versterking hee wj he
SP
i
wisselspannings- SRo SRo эз]
versterking (180° fase- (geen fase- (een: fasen
á verandering) verandering) verandering)
u
ingangswissel- Я 1 (klein) ER
stroomweerstand Berg ће" his * fe'fe
1
R hu 93 1
i ib 5 = >
98 Wa, hee й E)
uitgangswissel- uy
stroomveerstand м
Rait
г „ы —
B216.10
HET METEN VAN DE UITGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND VAN EEN EMITTERVOLGER
Aan de uitgang van een emittervolger "zien" we een wisselspanningsbron
met EMK e en inwendige weerstand Я; -
e № вле
|
emittervolger uitgang — uitgang
[е
|
=» W = i
De Ri is de uitgangswisselstroomweerstand Rat van de GCS.
De R; is te meten door de emittervolger met een variabele R te belasten
en te zorgen dat de klemspanning u, gelijk is aan } е. Dan is Н, = R.
Door tenslotte de weerstand R los te maken uit de schakeling en zijn
waarde met een ohmmeter te meten is Ri = R te bepalen.
In volgende opdracht gaan we dit doen.
B216.11
OPDRACHT:
CONCLUSIE
OPMERKING
B216.12
METEN VAN А, VAN EEN GCS
uit
BD 137
22uF
Е 1000 Е
[N
і
- Bouw deze schakeling ор het oefenpaneel.
- Laat S eerst open.
- Voer een wisselspanning и: toe van | kHz. Maak и; op het scherm van de
oscilloscoop zichtbaar. Zorg dat Vz, = 100 mV.
De oscilloscoop wordt aangesloten via cen weer-
stand van 1 КЁ. Dit is nodig om storende invloed
van de oscilloscoop op de schakeling te voorkomen.
- Sluit 5 en regel de potentiometer zó, dat LN = 50 mV.
Nu is dus и, = {фе, (21е vorig blad),
— Open S en meet de weerstand van de potentiometer.
uit
R ,, van een GCS is zeer klein.
uit
Deze meting is in principe altijd juist. In de praktijk echter kan een
probleem ontstaan als de transistor voldoende stroom kan leveren aan de
kleine belastingsweerstand. De transistor "loopt dan vast".
SAMENVATTING
® De emittervolger is uit een GES ontstaan te denken door de weerstand
van de collectorleiding over te brengen naar de emitterleiding.
Wisselstroomschema's
GES —— Gcs
® De emittervolger dankt zijn naam aan het feit, dat spanningsverande-
ringen van de basís direct worden gevolgd door even grote spannings-
veranderingen van de emitter.
Als Uy b.v. 3 V toeneemt, neemt ook Uy 3 V toe.
B216.13
— Eigenschappen van de emittervolger:
ө De wisselstroomversterking van de emittervolger alleen bedraagt:
@ In een praktische schakeling gaat een deel van de ingangswisselstroom
door Ry. Als Ry * Bing geldt А; wa hee:
@ De wisselspanningsversterking LN * d.
€ Er vindt geen faseverandering plaats.
€ De vermogensversterking Ap - Aj, =
= hee In een praktische
schakeling dus Ap * 1 hoe:
@ De ingangswisselstroomweerstand is groot en gelijk aan:
R * hie thee
ing
ui
€ Als er een L^ aanwezig is en
de transistor "in het midden"
is ingesteld, geldt:
B. «Вр
B in
Totale Ring М Yu WEI
ng
@ De uitgangswisselstroom-
weerstand is klein en ge-
lijk aan:
B216,14
NAAM:
[12kO]
Bereken precies de ingangsweerstand
van de schakeling.
"
3 kQ
- 150
ie
hee
Denk aan de invloed van Ry en hie:
Bereken ook de uitgangsweerstand.
В. = Ku
ing ————
= Q
We i= eom
B216.15
2.
Teken hieronder het gelijk- en het wisselstroomschema van de schakeling.
ge š - в - в
Ное groot is 4, = als Be, 400 en R Hg Ry?
| Г] is
[ | el
d
| kä:
SEEN EE:
| E
B216.16
B 217
DE DRIE GRONDSCHAKELINGEN
In deze les zetten we de eigenschappen van de drie grondschakelingen
nog eeng bij elkaar. Bovendien gaan we ze onderling vergelijken.
® De gemeenschappelijke emttterschakeling
wisselspanningsversterking:
180° faseverandering
wisselstroomversterking:
geen faseverandering
ven (| ^ вс | [to
wisselstroomversterking:
want 1 * Zo
® De gemeenachappelijke collectorsehakeling of emittervolger
wisselspanningsversterking:
geen faseverandering
wisselstroomversterking:
B217.1
OEFENING
Een transistor heeft steeds dezelfde gelijkstroominstelling. Verder geldt:
hte = 600 en 8 = 150 mA/V.
Bereken in volgende gevallen de vermogensversterking Ар.
EN
Nc
e
[4kQ ]
>
'
DISK
3
>”
e
[ако |
EN
7
e
[4kQ |
E]
>
ч
'
8217,2
OPDRACHT: METEN AAN EEN GES
+20V
410uF
- Bouw deze schakeling.
Voer nog geen wisselspanning toe.
7 Meet Тс, 1y, U en U
- Verwijder de aangebrachte universeelmeter.
Meet met behulp van een generator en een oscilloscoop de wisselspan--
ningsversterking bij | kHz. М
„=
- Hoe groot zal А, zijn als De wordt vervijderd?
- Meet А nu zonder CL.
u E
B217.3
DE INGANGSWEERSTAND
5 is afhankelijk van de
gelijkstroominstelling,
dus R, оок.
ing
® Voor een GBS:
hi is klein en afhankelijk
van de gelijkstroominstelling.
® Voor een GCS:
Big Pie t Heu By $ А "Ер
i t
Over het algemeen is Ping groo
en vrijwel onafhankelijk van de
gelijkstroominstelling.
8217.4
Een schakeling vormt een Ъе-
lasting voor de spanningsbron
waarop hij is aangesloten.
De spanningsbron wordt dan be-
last met de Zngangsweerstand
Ring van de schakeling.
Voor de verschillende grondscha-
kelingen loopt de Ring nogal
uiteen.
т — 3M
Ar — 3»
OEFENINGEN +
dr In deze schakeling 13:
1.
Ic n h 22 R
SI? с ie
№
Teken het wisselstroomschema.
Bereken de ingangswisselstroom-
л, weerstand van de schakeling.
$ ji - |
In deze schakeling:
Rc 8 = 100 mA/V
Teken het wisselstroomschema.
R2
rh
Ш
Bereken de ingangswisselstroom-
K weerstand van de schakeling.
EINEN EE HET
Ry о|ВЕ ing
ij
3. In deze schakeling, hie = 2,5 КЯ en hee = 800.
Teken het wisselstroomschema.
Bereken R; „g van de schakeling. Big
8217.5
OPDRACHT: METEN AAN EEN GBS
+20V
Пока ]
4700
BD137
ОЛА
оғ zl 8 SCH м)
- Bouw deze schakeling.
Schakel de LF-generator nog niet in.
— Meet Usg en без. Dan =
- Meet met de oscilloscoop bij 1 kHz.
Wi
2, Houd hierbij U = 10 ау.
d ub (eb)t
u
- Meet de ingangswisselstroomweerstand tussen emitter en aarde.
R, a
ing
Opmerking:
De condensator van 0,1 ИР is nodig om storingen te voorkomen, De conden-
sator van 470 MF sluit de basis met aarde kort voor wisselstroom
8217.6
DE UITGANGSWISSELSTROOMWEERSTAND
Een versterkschakeling voert het
versterkte signaal toe aan een
belastingsweerstand R. "Terug-
versterkerschakeling kijkend" in de schakeling "ziet"
deze belastingsweerstand de
uitgangsweerstand Rat
it
€ Bij een GES:
Uitgangsweerstand:
De invloed van de transistor
is hier vrijwel te verwaar-
Lozen.
€ Bij een CBS:
Uitgangsweerstand:
©» zl Ruit
Ook hier is de invloed van
o
de transistor te verwaar-
lozen.
ө Bij een CCS:
Uitgangsweerstand:
—
^
(p [к Ruit
Deze weerstand is zeer klein.
R ię is afhankelijk van S en 0
dus уап de gelijkstroomin-
stelling.
Voor sommige toepassingen is een kleine uitgangsweerstand gewenst. De
LF-generator die we steeds gebruiken heeft b.v. ook een uitgang met
lage R,.
8217.7
OEFENINGEN
Neem bij volgende oefeningen aan dat de gelijketroominstelling niet ver-
andert.
B217.8
Als men aan A, een weerstand van
600 Q parallel schakelt ver-
mindert de Up met 50%.
Ъ
Ное groot is Ac?
Als men aan Ro een weerstand R
parallel schakelt vermindert de
и met 207.
ce
Hoe groot is R?
"LJ
A= 1 ki
8 = 100 mA/V
Door het sluiten van S zakt U,
tot op de helft.
Hoe groot is R?
„Г
OPDRACHT; METEN AAN EEN EMITTERVOLGER
+20V
- Bouw deze schakeling.
- Meet ИЕ en Ис.
u
- Meet A, = met behulp van een generator en een oscilloscoop bij | kHz.
b
А =
ч
- Meet de R. _ tussen b en aarde,
ing
B217.9
SAMENVATTING
B217.10
In onderstaande tabel zijn de voornaamste eigenschappen en formules van
de drie grondschakelingen bij elkaar gezet.
wisselstroom-
versterking
A.
2i
Wisselspannings-
versterking
A
u
SR, m
(180° fase-
verandering)
(geen fase-
verandering)
(geen fase-
verandering)
ingangswissel-
stroomweerstand
ing
(klein)
uitgangswissel-
stroomweerstand
R
uit
(klein)
NAAM
OEFENINGEN
1. Teken hieronder naast elkaar de drie
met een NPN-transistor mogelijk zijn.
dnd ME
(wisselstroom-) principeschema's die
X
11
+
ЕЕН
|
SE
- Stel hee = 500, 8 = 250 mA/V en voedingsspanning = 10 V.
Als voor elke schakeling de instelgelijkstroom I, gelijk is aan 2 m,
hoe groot is dan bij elk de maximaal toelaatbare $
?
b!
Hoe groot is in de GES de optimale Ес, а15 Шок tijdens het verwerken
van de wisselstroom niet kleiner mag worden dan 0,4 V?
Pc optimaal
- Kies de weerstand uit de E-12 reeks die U als R, of Hy zult gebruiken.
- Bereken nu voor elke schakeling А,
U mag aannemen dat in de E-12 reeks 57 weerstanden beschikbaar zijn.
Deze waarde houdt u dan aan voor elk van de drie schakelingen.
G...8
6...5
a oes Ж
В, =
с
А, еп Ар.
ВЕ
ыы
ses
B217.11
2, In dit schema van een radio-ontvanger komen 7 transistors voor.
Geef van elke transistor aan in welke grondschakeling hij gebruikt wordt
en wat voor soort transistor het is (PNP of NPN).
B217.12
В 218
SCHAKELEN МЕТ TRANSISTOR ЕМ DIODE
INLEIDING
In de elektrotechniek komt het vaak voor dat men stroom of spanning moet
in- of uitschakelen. Dit kan men doen met mechanische schakelaars, zoals
b.v. de lichtnetschakelaars waarmee men lampen aan- en uitschakelt.
Het kan ook met eZektronisch werkende schakelaars. In deze les zullen we
zien hoe men transistors en dioden als elektronische schakelaars kan ge-
bruiken,
VOORDELEN VAN ELEKTRONISCHE SCHAKELAARS
Elektronische schakelaars hebben een aantal voordelen boven mechanische.
De elektronische schakelaar:
® neemt weinig plaats in
Men kan vele dioden of transistors die als schakelaar dienst doen op
een zeer klein stukje silicium, b.v. | mm^, aanbrengen.
® is niet aan slijtage onderhevig
@ kan veel sneller schakelen
@ heeft om te schakelen maar zeer weinig energie nodig.
В218.1
DE TRANSISTOR ALS SCHAKELAAR
De transistor in GES wordt vaak als schakelaar toegepast. Deze schakelaar
wordt daarbij bediend door er al dan niet een gelijkspanning aan toe te
voeren, Soms past men de transistor in GCS toe.
+ Voert men aan de ingang van deze
transistor geen spanning toe,
dan loopt er ook door de weer-
stant R geen stroom.
Bij toevoer van een spanning 0
staat de transistor in de niet
geleidende toestand,
Voert men aan de ingang van de
transistor wel een (positieve in
+ geval van NPN) spanning toe, dan
loopt er door de weerstand R wel
R een stroom.
Bij toevoer van een + spanning
staat de transistor in de ge-
leidende toestand.
Op deze manier wordt het duidelijk dat we met een transistor kunnen scha-
kelen.
© Bij een drukknopschakelaar van een huisbel zijn twee toestanden:
- Niet met de vinger drukken; de bel gaat niet.
- Wel drukken; de bel gaat over,
@ Bij een transistorschakelaar zijn ook twee toestanden:
- Spanning 0 op de basis; geen spanning over de collectorweerstand,
- Spanning + ор de basis in geval van NPN; wel spanning over de
collectorweerstand,
Schakelingen die een aantal vaste toestanden kunnen aannemen noemen we
digitale schakelingen. Twee-standen schakelingen, zoals hierboven genoemd,
zijn dus ook digitale schakelingen.
В218.2
SCHAKELEN MET EEN TRANSISTOR EN DE BELASTINGLIJN
Uctsa A
In dit schema is nogmaals een transistor GES weergegeven. Rechts ziet u
de bundel uitgangskarakteristieken met daarin de belastinglijn voor een
bepaalde collectorweerstand R.
Op het vorig blad zagen we dat de transistor in de niet geleidende toe-
stand verkeert bij spanning O op de basis. Deze toestand wordt in de gra-
fiek weergegeven door het punt A. Er is wel een bepaalde voedingsspanning,
maar geen stroom Ic door de weerstand R, omdat Тв immers O is.
De geleidende toestand krijgen we door aan de basis een + spanning toe te
voeren. Deze toestand wordt in de grafiek aangegeven door punt B.
Waarom juist door B en niet een van de vele andere punten op de belasting-
lijn?
In een transistor die stroom trekt wordt een vermogen omgezet in warmte.
Dit vermogen kan als het te groot wordt de transistor kapot maken, In bo-
venstaande 107068 karakteristiek is ееп Pax 111° geschetst. Deze lijn
geeft de grens aan van het toegestane vermogen dat in de transistor ge-
dissipeerd mag worden. Voor elke spanning Ver is er een bijpassende maxi-
maal toegestane collectorstroom. De lijn die punt A met punt B verbindt
is de weerstandslijn van de collectorweerstand R, Om de transistor heel
te houden moeten we zorgen dat de stroom klein is als de spanning groot
is, of dat de spanning klein is als de stroom groot is, Aan de gestelde
eisen wordt voldaan als we de transistor van A naar B of van B naar À zó
snel schakelen dat het vermogen gedurende het omschakelen niet boven de
gestelde grens uitkomt, De kleinste spanning Ис; bij de bocht of knie van
de uitgangskarakteristiek noemt men de kniespanning
Zit men geheel aan de linkerkant van de karakteristiekenbundel, dan spreekt
men van "in versadiging sturen". De kniespanning noemt men dan ook wel
veraadigingsspanning, (engels: "saturation", vandaar Шор sat ). De bijbe-
horende stroom is de verzadigingsstroom I
C sat
B218.3
WAAROM IN VERZADIGING?
B218.4
We hebben gezien dat men de transistor bij gebruik als schakelaar in
verzadiging stuurt. De spanning over de schakelaar (transistor) is dan
minimaal en hij neemt minder dan het toegestane vermogen op.
Een andere reden is dat men minder afhankelijk wordt van temperatuursin-
vloeden en van de spreiding bij transistors.
Bij stijging van de temperatuur
Schuiven de uitgangskarakteris-
tieken omhoog. I
Zou men de transistor niet in hogere temperatuur
verzadiging sturen, maar b.v.
in punt Bi instellen, dan komt
bij temperatuursverhoging de
instelling bij В2 terecht.
Hetzelfde gebeurt als we een
transistor in de schakeling уег-
vangen door een andere met een
wat hoger liggende uitgangs-
karakteristiek.
Staat de transistor wel bij de kniespanning ingesteld, dan heeft de ver-
schuiving van de karakteristiek naar boven geen andere instelling tot
gevolg.
U
Opmerking: Een transistor die in verzadiging gestuurd wordt heeft meer
schakeltijd nodig dan een transistor die niet in verzadiging gestuurd
wordt. Men schakelt ook wel zonder de verzadigingstoestand te gebruiken.
Het begrip schakeltijd wordt nog uitgebreid besproken in de digitale tech-
nieklessen, waaraan deel D van deze cursus gewijd is. We komen daar ook
nog terug op het gebruik van de transistor als schakelaar.
OPDRACHT:
"SCHAKELEN MET EEN TRANSISTOR"
oS
BD137 -
'
Bouw de schakeling die aan de linkerkant getekend is.
Zet S enige malen om,
U ziet dat door het al of niet toevoeren van een spanning aan de basis
van de transistor in de collectorleiding een lampje wel of niet brandt.
Bepaal door meting van de spanning over Я» de stroom die nodig is от
de transistor in geleiding te brengen, E
Verander de schakeling zo als aangegeven op de rechtse tekening,
Hoe groot is het vermogen (P = U.I) dat aan het lampje H geleverd wordt?
Pu =
Hoe groot is de kniespanning Uog’ die over de transistor blijft staan?
вы
Hoe groot is het vermogen P, = Hop Je dat in de collector van de tran-
ge
v
Voer een blokspanning toe met een frequentie van | Hz, U ziet dat de
sistor wordt gedissipeerd?
blokspanning het lampje nu aan- en uitschakelt. Het schakelen geschiedt
nu geheel elektronisch.
Bepaal opnieuw Г} en het vermogen dat door de blokspanningsgenerator
geleverd moet worden.
B218.5
DE DIODE ALS SCHAKELAAR
VOORBEELD,
B218.6
Een schakelaar wordt als regel van buitenaf bediend. De starter van een
auto bedient men met de hand, Een transistorschakelaar, die tussen col-
lector en emitter schakelt, wordt bediend door aan de basis een signaal
toe te voeren,
Deze schakelaars zou men "bestuurde schakelaars" kunnen noemen. Bij een
diode is een anode- en een kathode-aansluiting aanwezig. Er is geen derde
aansluiting, maar toch is het mogelijk een diode als schakelaar te ge-
bruiken.
De diode wordt als schakelaar bediend door het signaal dat hij al dan
niet moet doorlaten. Is Wi voldoende positief dan laat een diode Io door,
maar is Uy te klein of negatief dan laat de diode geen Тү door.
Men zou een diode een "zelfwerkzame schakelaar" kunnen noemen.
Een apparaat moet op een gelijk-
spanning worden aangesloten. Het
is daarbij van belang dat de *
van de gelijkspanning beslist
aan de ene kant en de - aan de
andere kant van het apparaat
komt te liggen.
Door een diode in serie te
schakelen met het apparaat kan
men het beveiligen tegen ver-
keerd aansluiten,
De diode heeft hier de functie
van een schakelaar; hij blijft
"ореп" als het signaal "ver-
keerd" is en gaat "dicht" bij
een "juist" signaal.
Een dergelijke beveiliging kan
worden toegepast bij gelijk-
spanningsmeters.
VOORBEELDEN UIT DE SCHAKELTECHNIEK
We geven hier een aantal voorbeelden van het gebruik van dioden als scha-
kelaar. We Seven daarbij telkens eerst een schakeling met mechanische
Schakelaars en daarna de elektronische uitvoering. De voorbeelden zijn
aan de schakeltechniek ontleend.
VOORBEELD: "DE OF-SCHAKELING":
|
Met behulp van deze schakeling Кап men een lamp in- of uitschakelen. De
eigenschap van deze schakeling їз:
Als OF S1, OF $2, OF 5] en 52 worden gesloten, gaat het
lampje branden.
We geven nu een elektronische uitvoering van dezelfde schakeling.
Ф.
groteR
De mechanische schakelaars zijn hier vervangen door dioden. We bedienen
deze dioden door de "+ spanning" of door de "spanning 0". Wordt op de
ingang A zowel als op de ingang B een "spanning 0" aangesloten, dan zijn
beide dioden gesperd. Het lampje brandt dan niet doordat door de grote R
maar een kleine stroom kan lopen.
B218.7
OEFENING;
8218.8
Wordt OF aan А, OF aan B, OF aan А en B de "+ spanning" toegevoerd, dan
sluit de diode Vi, of de diode V2, of Vi еп Vz de weerstand R kort. De
lamp gaat branden.
De eigenschap van deze schakeling is:
Als OF op de ingang A, OF op de ingang B, OF op beide ingangen de
"* spanning" wordt aangesloten gaat de lamp branden.
Dit soort schakelingen komt veel voor en dan vaak met nog meer dan twee
ingangen. Men noemt zo'n schakeling een: "OF-echakeling".
Een praktijkvoorbeeld van een dergelijke schakeling is het volgende.
Een spoorwegovergang moet automatisch beveiligd worden, Als een trein uit
de ene richting de overgang tot op 500 m is genaderd moeten de bomen auto-
matisch neergaan. Dit moet ook het geval zijn als er een trein uit de
andere richting komt of als er een komt uit beide richtingen. We zorgen
er nu voor dat bij nadering van een trein uit de ene zowel als uit de
andere richting een "+ spanning" ontstaat. Deze "+ spanning" wordt aan
een OF-schakeling toegevoerd die op zijn beurt de slagbomen bedient.
De bomen sluiten zich dus als er OF een trein uit de ene OF een trein uit
de andere richting komt, OF als er twee treinen komen, uit elke richting
ееп.
Opmerking: In de hier gegeven diodeschakeling worden de spanningen door
middel van snoertjes op de dioden aangesloten. In praktische digitale
schakelingen worden blokspanningen op de dioden aangesloten.
Probeer in volgende spannings-tijddiagrammen eens na te gaan wanneer de
lamp H brandt,
| ЧА
——-—
uit
20.05.1
OPDRACHT: "НЕТ SCHAKELEN MET EEN OF-SCHAKELING"
- Bouw deze schakeling.
- Sluit Sı en let op het lampje.
- Open $1 en sluit 52 en let op het lampje.
- Sluit Sı en Sz en let op het lampje.
Ц constateert nu dat het lampje brandt, als OF $1,
OF 82, OF Si en $2 gesloten zijn.
- Bouw nu deze schakeling.
- Ga na dat deze ook werkt als een "OF-schakeling".
20.05.1
B218.9
VOORBEELD VAN EEN "EN-SCHAKELING"
B218.10
Ook hier op het linker schema ziet u een schakeling waarmee we een lamp
kunnen laten branden. De eigenschap van deze schakeling is:
Als EN Si, EN 52 worden geopend, gaat de lamp branden.
Si, zowel als S? sluiten immers de lamp kort, Pas als beide kortsluit-
ingen worden verbroken gaat de lamp branden.
Het rechter schema geeft een elektronische uitvoering van dezelfde scha-
keling.
Sluiten we op de ingang A, zowel als op de ingang B een "spanning O" aan,
dan staan beide dioden in de doorlaatrichting. Het lampje brandt niet.
Sluiten we nu op de ingang A een "* spanning" aan en op ingang B een
“spanning 0", dan brandt het lampje nog niet, Immers, de diode Vz sluit
het lampje nog steeds kort.
Pas als op beide uitgangen een "+ spanning" staat gaat het lampje branden.
De eigenschap van de schakeling is dus:
Als EN op ingang А, EN op ingang B een "+ spanning staat", brandt het
Lampje.
Een dergelijke schakeling komt veel voor en dan vaak nog met meer dan twee
ingangen. Men noemt zo'n schakeling een "EN-schakeling".
Een praktijkvoorbeeld is het volgende.
Een trein mag pas gaan rijden als alle deuren dicht zijn. Men kan hier-
voor volgende automatische beveiliging aanbrengen, Elke deur geeft bij de
machinist een "+ spanning". De "+ spanningen" van alle deuren worden aan
een EN-schakeling toegevoerd. Deze schakeling maakt daarna de mogelijkheid
vrij om de trein weg te laten rijden.
OEFENING:
Probeer ook voor de EN-schakeling het spannings-tijddiagram zo in te vul-
len dat u kunt zien wanneer de lamp H brandt.
и
OPDRACHT; НЕТ SCHAKELEN MET EEN EN-SCHAKELING
Bouw de linker schakeling.
- Open 51 en let op het lampje.
Sluit $: en open 52 en let op het laupje.
- Open Sj en Sz en let op het Lampje.
U kunt nu constateren dat het lampje alleen brandt als
EN Si EN $; worden geopend.
- Bouw nu de rechter schakeling.
- Ga na dat ook deze werkt als een "EN-schakeling".
8218.11
SAMENVATTING
B218.12
@ Met behulp van dioden en transistors kan men schakelen, De transistor
past men dan meestal toe in de GES, soms ook als emittervolger.
Ics
сєз А
Met een NPN-transistor schakelt
men door aan de basis een "+
spanning" of een "spanning 0"
toe te voeren;
met een PNP-transistor een
"- spanning) of een "spanning 0",
De twee schakelposities worden
op de belastinglijn weergegeven
door de punten A en B.
De niet geleidende toestand
Gc = 0) wordt bereikt in A.
De geleidende toestand in B.
De kleinste spanning Uog’ die
optreedt in de bocht of knie
van de uitgangskarakteristiek,
heet knie- of verzadigingeepan-
hng Vor sat
® Ook met een diode kan men schakelen. De diode-schakelaar wordt bediend
door het signaal dat hij al dan niet moet doorlaten.
® Veel voorkomende schakeling met behulp van dioden zijn:
= De EN-schakeling.
De lamp brandt als er
een "+ spanning" aan-
gesloten is EN op A EN
op B, Is op een klem geen
"+ spanning" aangesloten,
dan is er een “spanning 0"
op aangesloten,
- De OF-schakeling.
De lamp brandt als er
een "* spanning" aange-
sloten is OF op A, OF op B,
OF op A en B.
grote R
OEFENINGEN
D
e transistor in volgende schakeling mag niet meer dan 2 A collectorstroom
voeren, niet meer dan 24 V hebben tussen collector en emitter en heeft een
maximale collectordissipatie van 1 W. De kniespanning U,
CE sat bedraagt
0,3 v.
Hoe groot is Ес als de transistor met I. = 2 A in verzadiging gestuurd
Hoe groot is Rg als hpg = 40, en Upg = 1У nodig is om de transistor in
wordt? R
verzadiging te sturen?
Hoe groot is het vermogen Po dat in de collector wordt gedissipeerd als
Hoe groot is het vermogen P, dat aan de belasting (hier voorgesteld door
de transistor geleidt?
Вс) geleverd wordt.
Is de gebruikte transistor geschikt om dit vermogen in- en uit te
schakelen?
Ja/nee, omdat
B218.13
B218.14
Wat voor soort schakeling is dit?
schakeling
3.
Wat voor soort schakeling is dit?
schakeling
4. In naaststaand schema wordt een
diode-schakeling gebruikt om
een als schakelaar dienst doende
—= transistor te bedienen.
In de geschetste ruststand brandt het lampje
De diode-schakeling is een schakeling
De transistor is geschakeld als [
B 219
HERHALING LAGENTRANSISTOR 2
INLEIDING
In deze les herhalen we de leerstof over de lagentransistor. Ook les B214
was een herhalingsles over de transistor. Het is verstandig als u B214
nog eens doorneemt voordat u aan deze les begint,
€ Werk daarna deze les grondig door.
е Als u bepaalde dingen nog niet duidelijk zijn, vraag uw leraar dan
om nadere uitleg.
@ Bestudeer de samenvattingen van de voorafgaande lessen nog eens
goed.
@Ca na in welke oefeningen u fouten maakt en probeer te achterhalen
waarom u die maakt,
@ Gebruik de geheugensteun.
In deze herhalingsles bevindt zich ook een meetopdracht, Dit ter voorbe-
reiding van de test waarin ook praktische metingen zijn opgenomen,
B219.1
DE DRIE PRINCIPE-SCHEMA'S
B219.2
Met een transistor zijn drie wisselstroomschema's mogelijk. Hieronder
zijn deze in hun eenvoudigste vorm weergegeven. De voornaamste eigen-
schappen zijn erbij vermeld.
GCS
enittervolger
feg
(groot)
(klein)
180° faseverandering Géén faseverandering Gëën faseverandering
tussen и, en u, tussen и, en 4
ka ke ш Sp tussen U, en ир
De formules in dit overzicht gelden voor de getekende schema's, Praktijk-
Schema's bevatten meer componenten, waardoor het rekenen eraan iets uit-
gebreider wordt. Zo moet men bij de GES en de GCS bij Ring nog rekening
houden met de basisweerstand(en), die nodig zijn om Ry toe te voeren,
Bij de GBS is vaak een extra Ер aanwezig. Deze weerstanden verminderen de
grootte van de stroomversterking
ed
ti i
Verder komt bij de GES en de GBS aan R, en bij de GCS aan de R, nog een
belasting parallel te staan, Deze belastingen verminderen in schakelingen
de grootte van А en А.,
u i
TEST UZELF
Geef voor de in onderstaande schema's aangeduide transistoren aan in velke
grondschakeling zij worden toegepast.
pict. tube. П
"uv
0 0
ay
B219.3
TEST UZELF
8219.4
1.
a
шщ (Dr [К
Вераа1:
de weerstand gezien vanuit de generator;
Bepaal С Aa en Ap van de schakeling:
Bepaal van deze schakeling R,
A; en A:
g’
“2
5
Wi
he
8
hy
ui
= 200 mA/V
= 20 Q
= 1 KQ
e = 600
= 250 шА/У
DR
= 400 к,
DE GES MET EMITTERWEERSTAND
In deze schakeling geldt:
ERR
Se
I, is vrijwel onafhankelijk van de eigen-
B
schappen van de transistor.
De KW van transistors van hetzelfde
type kunnen echter sterke spreiding ver-
tonen en dat betekent zeer verschillende
X "a<
In deze schakeling met emitterweerstand
Ry geldt:
Ic
schappen van de transistor. Deze schake-
is vrijwel onafhankelijk van de eigen-
ling geeft voor transistors met zeer ver-
schillende he's nagenoeg dezelfde Ic.
Door het aanbrengen van Rg kan men Ie nagenoeg onafhankelijk maken van de
spreiding. Bij toename van de temperatuur neemt UE toe en daardoor in
principe ook Тс. Door aanbrengen van Ry stabiliseert men de То-уааеде ook
voor de temperatuur, Door aanbrengen
van Hy zonder C, wordt de wisselspan-
ningsversterking kleiner; immers
x 1 ЖЫ
ie “be ER їр Ugg Zodat
Ga na of u dit goed begrijpt.
Door het aanbrengen van de ontkoppel-
condensator C, is de wisselspannings-
versterking weer groot en gelijk aan:
A, 78. Be.
B219.5
VOORBEELD VAN EEN BEREKENING
We geven hier nog eens een voorbeeld van de globale berekening van de
transistor-gelijkstroom Ig voor volgende schakeling.
+U
=
Bij deze schakeling is gegeven: И = 20 V
Ri-9kQ
R; = 1 KQ
В. = 0,2 К.
Gevraagd hoe groot de stroom dg ongeveer zal zijn.
R.
1
EE REPRE
D To
Bs - 0,7 1,3
2-0,7
RO O E
Is u dit niet geheel duidelijk, vraag dan uw leraar om uitleg.
B219,6
TEST UZELF
o
he = 800.
Neem aan dat de impedanties van de condensatoren te verwaarlozen zijn.
— Teken het gelijk- en het wisselstroomschema.
gelijkstroomschema
- Hoe groot is Ig ongeveer?
- Hoe groot is EN ongeveer?
ШЕ ШШЕ E Ei gl sI
wisselstroomschema
NEM
- Hoe groot is EARS ongeveer?
Ping ^ 302000)
ing
B219.7
HET METEN VAN STROMEN EN SPANNINGEN IN TRANSISTORSCHAKELINGEN
Om te controleren of een schakeling met transistoren goed functioneert
moet men verschillende spanningen en soms ook stromen meten,
- Spanningen meet men meestal t,o,v. aarde of chassis.
- Stromen meet men vaak indirekt door de spanning over een
bekende weerstand te bepalen.
Door zo stromen te meten behoeft men in een Schakeling niets
los te solderen.
VOORBEELD
In deze schakeling bepaalt men:
Ucg door Ис en Ug te meten; Uog = Ug - U
E CE
Ugg door Uy en Up te dE ве = Ug 7 Ug
E
Ig door Uy te meten; Ig = 100
door en te meten; u = u ` u
исе He He CH
g
я du =
Zu door u. te meten; $ç 770°
OPMERKING:
Om Ta te meten moet men een stroommeter of een weerstand bij A in de lei-
ding opnemen. Het meten van І; en Ts zal meestal te onnauwkeurig zijn.
B219.8
OPDRACHT: METEN VAN STROMEN EN SPANNINGEN IN EEN TRANSISTORSCHAKELING
TT TTT 1002
! |
| | |
р RE
| ML.
| kall
| ыш Т
L
- Bouw deze schakeling overzichtelijk op het paneel,
- Meet volgende spanningen en stromen.
X. [| NENNEN
- Bepaal А,
- Hoe groot is de steilheid S van deze transistor
8219.9
SCHAKELEN MET HALFGELEIDERS.
Met behulp van halfgeleiders kan men schakelen. Het kan met een diode.
De diode vormt vrijwel een kort-
sluiting of niet, afhankelijk van
het signaal dat wordt toegevoerd.
Het kan ook met een transistor bijvoorbeeld in GES.
Deze reageert op een signaal dat aan
de basis wordt toegevoerd. Afhanke-
lijk van dit signaal bestaat er tus-
sen collector en emitter vrijwel een
kortsluiting of niet.
Voert men aan de basis géén stroom
toe, dan is de transistor in A in-
gesteld. Voert men aan de basis vol-
doende stroom toe, dan is de tran-
sistor Zn verzadiging in B ingesteld
en voert hij bij de gegeven belas-
ting maximale stroom.
Veel voorkomende schakelingen met dioden zijn de:
EN-schakeling
kleine
B219.10
OF-schakeling
grote A
°
TEST UZELF Met nevenstaande Si-tran-
+12V
1. sistor moet men een lamp
van 12 V - 3 V in en uit
kunnen schakelen. Men voert
daartoe aan de ingang een
spanning van 12 V of 0 V
toe. hee = 125. Men mag
Uog en WI in de stroom-
voerende toestand gelijk
aan 0 stellen, Kies ША uit de E-12 reeks zodanig dat de transistor juist
in verzadiging gestuurd wordt.
—12V
i
Aan de ingang a, resp. b, resp. c, voert men een spanning 0 of een nega-
tieve spanning van -12 V toe. In de begintoestand is de spanning aan alle
ingangen dezelfde en brandt de lamp niet. Wat voor spanning voert men dan
aan de ingangen toe?
Een
Wat moet men toevoeren om de lamp te doen branden?
eege
Is dit een EN- of een OF-schakeling?
Een
- schakeling.
B219.11
B219,12
GEHEUGENSTEUN
Siliciumhalfgeleiderdiode:
"I, =1 m als U «0,6 V.
v v
Temperatuurafhankelijkheid van U circa 3 mV/°C.
Germaniumhalfgeleiderdiode:
т, = 1 als ES = 0,2 V,
Temperatuurafhankelijkheid van U, circa | mV/°C,
Transistorschakelingen.
stroom-
versterking
spannings-
versterking
De versterkingsfactoren in bovenstaande tabel gelden alleen als de instel-
weerstand en/of belastingsweerstanden buiten beschouwing blijven.
Live Music Archive
Librivox Free Audio
Metropolitan Museum
Cleveland Museum of Art
Internet Arcade
Console Living Room
Books to Borrow
Open Library
TV News
Understanding 9/11